As ajudas novas da aproximação da teoria dos jogos identificam a resistência antibiótica bacteriana

Os pesquisadores de Washington State University desenvolveram uma maneira nova de identificar genes previamente não reconhecidos da antibiótico-resistência nas bactérias.

Empregando a aprendizagem e a teoria dos jogos de máquina, os pesquisadores podiam determinar com 93 a 99 por cento de precisão a presença de genes resistentes aos antibióticos em três tipos diferentes de bactérias.

Os pesquisadores, incluindo o aluno diplomado Abu Sayed Chowdhury e professor Shira Broschat na escola da engenharia elétrica e da informática, e o atendimento de Douglas na escola de Paul Allen da sanidade animal global, relatório em seu trabalho no jornal destacado, relatórios científicos.

A predominância crescente das bactérias resistentes aos antibióticos é um problema crescente em todo o mundo. Cada ano, milhões de povos nos E.U. é contaminado com micróbios patogénicos resistentes aos medicamentos, e o milhares de pessoas morre das infecções da pneumonia ou da circulação sanguínea que se tornam impossíveis de tratar.

Nos últimos anos, os pesquisadores têm trabalhado para utilizar o genoma que arranja em seqüência para identificar os genes resistentes aos antibióticos, procurando seqüências similares de bases de dados dos genes em público. Isto trabalha identificando genes resistentes aos antibióticos conhecidos, mas não sustenta com os genes novos ou incomuns.

Parece estar um reservatório vasto de genes de resistência antibióticos no mundo natural, esta ferramenta permite que nós identifiquem os genes de resistência presumidos que não seriam reconhecíveis baseados em comparações simples da seqüência com bases de dados públicas.”

Atendimento de Douglas, escola de Paul Allen da sanidade animal global

Em seu trabalho, a equipe de WSU decidiu usar a teoria dos jogos, uma ferramenta que fosse usada em diversos campos, especialmente economia, para modelar interacções estratégicas entre jogadores do jogo, para ajudar a identificar genes resistentes aos antibióticos.

Na teoria dos jogos, os modelos determinam como o comportamento de influências de um participante e dependem do comportamento de outros jogadores.

Usando sua aproximação do algoritmo e da teoria dos jogos de aprendizagem da máquina, os pesquisadores olharam as interacções de diversas características do material genético, incluindo sua estrutura e as propriedades physiochemical, evolucionárias, e da composição de seqüências da proteína um pouco do que simplesmente sua similaridade da seqüência.

“Esta aproximação nova da teoria dos jogos é especialmente poderosa porque as características são escolhidas com base em como bom trabalham junto no conjunto para identificar genes prováveis da antimicrobial-resistência -- levando em consideração a importância e a interdependência das características,” disse Broschat.

Os pesquisadores podiam usar a aproximação com precisão alta para identificar genes da antimicrobial-resistência.

“Com o crescimento na resistência antimicrobial e no número de genomas arranjados em seqüência disponíveis, usar a aprendizagem de máquina prever a resistência antimicrobial representa uma revelação significativa no fornecimento novo e ferramentas mais exactas no campo,” disse.

Os pesquisadores em seguida estarão trabalhando para melhorar seu modelo e para desenvolver um de fácil utilização e - versão disponível para prever publicamente a resistência antimicrobial. O trabalho foi financiado na parte pelo Carl M. Hansen Fundação.

Source:
Journal reference:

Chowdhury, A. S. et al. (2019) Antimicrobial Resistance Prediction for Gram-Negative Bacteria via Game Theory-Based Feature Evaluation. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-019-50686-z.