Approche neuve pour recenser les gènes pathogènes dans les souches virales d'un coup d'oeil

Quand les virus ou les bactéries neufs s'écartent aux êtres humains, il est essentiel d'expliquer leurs caractéristiques spéciales aussi rapidement que possible. Par exemple, pourquoi le coronavirus est-il résistant aux médicaments communs ? À l'avenir, la grande technologie neuve de caractéristiques peut aider à recenser les caractéristiques des tensions neuves des virus et des bactéries en peu de temps. Elle fait ceci en comparant le génome d'un organisme unique au génome de toutes les tensions d'une substance. Cette procédure peut également être employée pour des organismes plus fortement développés tels que des mammifères. Le projet neuf « Pangaia » à l'université de Bielefeld vérifie comment les masses des caractéristiques utilisées dans ce procédé peuvent commande et analysées l'utilisation en biomédecine. L'université est l'un d'onze associés de projet l'Europe et d'Amérique du Nord. L'UE finance le projet avec 1,14 millions d'euros sur trois ans.

Quand les savants en biomédecine veulent découvrir si le matériel génétique d'être vivant montre des variations particulières, elles emploient habituellement un génome de référence. Elles combinent plusieurs génomes de telle manière qu'elles montrent les caractéristiques typiques d'une substance entière. Ceci permet à des chercheurs de comparer un virus de la grippe neuf à un génome de référence qui récapitule les caractéristiques typiques des souches virales desquelles il provient.

Dans ces cas, nous comparons seulement deux génomes les uns avec les autres--il est relativement facile recenser des différences et des similitudes sur l'ordinateur. Avec l'approche neuve, nous pouvons comparer un génome aux milliers d'autres génomes dans un pas à pas. »

Professeur M. Jens Stoye de la faculté de la technologie, qui participe à Pangaia avec son organisme de recherche d'informatique de génome

Les chercheurs appellent cette exploration du répertoire génétique d'une population « pangenomics ».

« Jusqu'ici, le problème avec le pangenomics assisté par ordinateur a été le manque de transparence provoqué par la masse des caractéristiques, » a dit le professeur M. Alexandre Schönhuth de la faculté de la technologie, qui a été chef du groupe de travail de la Science de caractéristiques de génome depuis janvier 2020. Il combine le sous-projet de Pangaia de Bielefeld. Comme Jens Stoye, lui et son groupe effectuent la recherche au centre de l'université de Bielefeld pour la biotechnologie (CeBiTec).

Des caractéristiques génétiques sont représentées par les lettres A, C, G, et T. Celles-ci représentent les nucléotides, les synthons du matériel génétique. Des génomes peuvent se composer des milliards de ces éléments de l'information. Pour les faciliter pour comparer, ils peuvent être manifestés l'un à côté de l'autre comme la « lettre enchaîne ». Cette représentation séquence séquence traditionnelle est répandue aujourd'hui. « Mais avec des centaines de génomes de comparaison, cela prend beaucoup de temps d'analyser point par point comment le génome diffère à l'étude de chacun des génomes de comparaison, » a dit Schönhuth.

« La technologie neuve active une analyse simultanée et intégrée de beaucoup de tensions du même organisme. Ceux-ci peuvent être des virus, bactéries, et parfois encore des organismes plus élevés, » explique Jens Stoye. 'Ceci permet pour mettre en valeur les similitudes et les différences entre les différents membres. Dans le cas des agents pathogènes, il est souvent même possible de comprendre et prévoir les procédés que cela a menés au développement des tensions particulièrement infectieuses. 'La technologie peut également être employée pour trouver des maladies héréditaires chez l'homme ou pour déterminer quelles mutations dans une tumeur ont mené à l'accroissement intense et anormal.

« Au cours des prochaines années, nous voulons développer des algorithmes neufs et des structures de caractéristiques avec nos associés de projet qui rendront le pangenomics assisté par ordinateur plus rapide et plus convivial, » dit Schönhuth. Un objectif est de développer des algorithmes pour des graphiques de variation. Avec ces programmes, les ordinateurs recherchent des similitudes et des différences entre les génomes comparatifs et présentent les résultats en forme de graphiques : Les « graphiques de variation activent un rapide et différenciation à haute résolution des variantes pathogènes et inoffensives d'un virus, » dit Schönhuth. « En particulier, elles nous permettent également de recenser des mutations complet nouvelles, de ce type qui se sont vraisemblablement produits dans la variante du coronavirus éclatant actuel en Chine et qui ont mené à la résistance aux médicaments habituels. »

Le nom complet du projet de Pangaia est « intégration d'algorithmes et de caractéristiques de graphique de Carter-génome ». Il fonctionnera de janvier 2020 à décembre 2023. L'Union européenne finance Pangaia par son programme-cadre de recherches de l'horizon 2020 et l'université de Milan (Italie) combine le projet. D'autres associés sans compter que l'université de Bielefeld sont : l'organisme néerlandais pour la recherche scientifique (MAINTENANT), l'université Bratislava (Slovaquie) de Comenius, les compagnies biotechnologiques Geneton (Slovaquie) et Illumina Cambridge (Grande-Bretagne), l'Institut Pasteur (France), l'université de Simon Fraser (Canada), l'université de Tokyo (Japon), l'Université de Cornell, et l'université de l'Etat de Pennsylvanie (les deux Etats-Unis).