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Aproximação nova para identificar duma olhada genes patogénicos em tensões de vírus

Quando os vírus ou as bactérias novas espalham aos seres humanos, é essencial esclarecer o mais rapidamente possível suas características especiais. Por exemplo, por que é o coronavirus resistente às drogas comuns? No futuro, a tecnologia grande nova dos dados pode ajudar a identificar em um curto período de tempo as características de tensões novas dos vírus e das bactérias. Faz esta comparando o genoma de um único organismo com o genoma de todas as tensões de uma espécie. Este procedimento pode igualmente ser usado para organismos mais altamente desenvolvidos tais como mamíferos. O projecto novo “Pangaia” na universidade de Bielefeld está investigando como as massas dos dados usados neste processo podem ser pedidas e analisado para o uso na biomedicina. A universidade é um de onze sócios do projecto de Europa e de America do Norte. A UE está financiando o projecto com 1,14 milhão euro sobre três anos.

Quando os cientistas biomedicáveis querem encontrar se o material genético de ser vivo mostra variações particulares, usam geralmente um genoma da referência. Combinam diversos genomas de tal maneira que exibem as características típicas de uma espécie inteira. Isto permite pesquisadores de comparar um virus da gripe novo com um genoma da referência que resuma as características típicas das tensões de vírus de que origina.

Nesses casos, nós comparamos somente dois genomas um com o otro--as diferenças e as similaridades são relativamente fáceis de identificar no computador. Com a aproximação nova, nós podemos comparar um genoma aos milhares de outros genomas em uma única etapa.”

Professor Dr. Jens Stoye da faculdade da tecnologia, que está participando em Pangaia com seu grupo de investigação da informática do genoma

Os pesquisadores chamam esta exploração do repertório genético de uma população “pangenomics”.

“Até aqui, o problema com pangenomics computador-ajudado foi a falta da transparência causada pela massa dos dados,” disse o professor Dr. Alexander Schönhuth da faculdade da tecnologia, que foi cabeça do grupo de trabalho da ciência dos dados do genoma desde janeiro de 2020. Está coordenando o secundário-projecto do Pangaia de Bielefeld. Como Jens Stoye, e seu grupo estão realizando a pesquisa no centro da universidade de Bielefeld para a biotecnologia (CeBiTec).

Os dados genéticos são representados pelas letras A, C, G, e T. Estes representam os nucleotides, os blocos de apartamentos do material genético. Os genomas podem ser compo de biliões destas unidades de informação. Para facilitá-los comparar, podem ser indicados próximos um do outro como a “letra acorrenta”. Esta representação seqüência-baseada tradicional é difundida hoje. “Mas com centenas de genomas da comparação, toma muito tempo para analisar ponto por ponto como o genoma sob a investigação difere de cada um dos genomas da comparação,” disse Schönhuth.

“A nova tecnologia permite uma análise simultânea, integrada de muitas tensões do mesmo organismo. Estes podem ser vírus, bactérias, e às vezes mesmo uns organismos mais altos,” explicam Jens Stoye. 'Isto torna possível destacar as similaridades e as diferenças entre os membros individuais. No caso dos micróbios patogénicos, é frequentemente mesmo possível compreender e para prever os processos que isso conduziu à revelação de tensões particularmente infecciosas. 'A tecnologia pode igualmente ser usada para detectar doenças hereditárias nos seres humanos ou para determinar que mutações em um tumor conduziram ao crescimento forte, anormal.

“Sobre os próximos anos, nós queremos desenvolver algoritmos novos e estruturas de dados com nossos sócios do projecto que farão o pangenomics computador-ajudado mais rápido e mais de fácil utilização,” diz Schönhuth. Um objetivo é desenvolver algoritmos para gráficos da variação. Com estes programas, os computadores procuraram por similaridades e por diferenças entre os genomas comparativos e apresentam os resultados gràfica: Da “os gráficos variação permitem um rápido e diferenciação de alta resolução de variações patogénicos e inofensivas de um vírus,” diz Schönhuth. “Em particular, igualmente permitem que nós identifiquem mutações completamente novas, tais como aqueles que ocorreram presumivelmente na variação do coronavirus que estoira actualmente em China e que conduziram à resistência às medicamentações usuais.”

O nome completo do projecto de Pangaia é do “integração de algoritmos e de dados de gráfico Bandeja-genoma”. Será executado desde janeiro de 2020 até dezembro de 2023. A União Europeia está financiando Pangaia com seu programa-quadro da pesquisa do horizonte 2020 e a universidade de Milão (Itália) está coordenando o projecto. Outros sócios além da universidade de Bielefeld são: a organização holandesa para a investigação científica (AGORA), a universidade Bratislava de Comenius (Eslováquia), as empresas Geneton (Eslováquia) e Illumina Cambridge de Biotech (Grâ Bretanha), o Institut Pasteur (França), a universidade de Simon Fraser (Canadá), a universidade do Tóquio (Japão), a Universidade de Cornell, e a universidade estadual de Pensilvânia (ambos os EUA).