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O pesquisador de NAU concedeu uma concessão de $3,75 milhões o NCO para construir o software da investigação do cancro

Greg Caporaso, director do centro para ciência aplicada de Microbiome, da parte do micróbio patogénico e do instituto de Microbiome (PMI) na universidade do norte do Arizona, foi concedido uma concessão $3,75 milhões pelo instituto nacional para o cancro (NCI) para construir o software capaz de analisar e de arquivar os dados centrados sobre a interacção entre o microbiome humano (os trilhões dos micro-organismos que vivem e no corpo humano) e tipos diversos de cancro.

A revelação de determinados tipos de cancro - cancro gástrica e cancro do colo do útero, por exemplo - tenha as relações microbianas bem conhecidas. Nossas tecnologias para estudar o microbiome humano avançaram ràpida sobre as duas décadas passadas e continuam a avançar diariamente. Em conseqüência, nós temos agora muitas técnicas novas para gerar dados na composição e actividades do microbiome humano, e muitos pesquisadores do cancro estão trabalhando para usar esta informação para compreender as relações microbianas novas.

Contudo, desde que os métodos analíticos são tão novos, o software necessário para transformar estes dados no conhecimento novo está faltando actualmente. Com este financiamento, nós encheremos essa diferença do software com a revelação do software livre novo para relacionar o microbiome humano ao cancro. Nós esperamos aquele que permitirá finalmente que nós compreendam melhor a revelação do cancro, para detectar mais cedo o cancro e para melhorar o tratamento contra o cancro e a recuperação.”

Greg Caporaso, director, centro para ciência aplicada de Microbiome

O projecto NCO-financiado permitirá Caporaso e sua equipe de aumentar QIIME 2, a plataforma de software da bioinformática que liberou primeiramente ao fim de 2016, para melhorar o acesso aos métodos e aos dados da bioinformática do microbiome do cancro. A equipe de Caporaso em NAU inclui o graduado e os alunos de licenciatura e Software Engineers a tempo completo.

Matthew Dillon e Evan Bolyen, dois pesquisam Software Engineers no laboratório de Caporaso e os co-primeiros autores no papel de QIIME 2, serão envolvidos centralmente em todos os aspectos do projecto e da revelação deste projecto. A equipe planeia desenvolver QIIME 2 plataforma da bioinformática do microbiome em uma multi-omics, em uma análise de apoio e em uma integração de genomic, de metagenomic, o metabolomics e os outros dados do “omics”, conduzidos pelas necessidades da comunidade de investigação do cancro.

“Muitos projectos importantes do microbiome do cancro fizeram avanços integrando tipos de dados diferentes, contudo os obstáculos técnicos consideráveis permanecem a fazer microbiome a multi-omics bioinformática acessível por todos os pesquisadores cujos os projectos tirariam proveito destes métodos,” Caporaso disseram.

Com um fundo na tecnologia de programação, o projecto precedente de Caporaso, QIIME 1, foi começado 12 anos há em colaboração com seu cavaleiro de Roubo do conselheiro da pós-graduação, agora director do centro para a inovação de Microbiome no University of California, San Diego (UCSD). QIIME 1 foi projectado facilitar seus próprios estudos em microbiomes - tais como aqueles encontrados nos seres humanos ou no solo - mas fazer igualmente estes métodos acessíveis a todos os pesquisadores do microbiome.

Caporaso juntou-se à faculdade de NAU em 2011, onde continuou seu trabalho em QIIME 1. Através de seu trabalho com a parceria para a prevenção do cancro do nativo americano, e subseqüentemente durante um sabático no NCO, Caporaso realizou a importância potencial do microbiome humano ao cancro. Seus papéis preliminares em QIIME 1 e 2 foram mencionados agora quase 25.000 vezes na literatura preliminar da pesquisa, fazendo lhe um dos pesquisadores o mais altamente mencionados em NAU, de acordo com notas do erudito de Google, e do Caporaso que quase 20 por cento daquelas citações são dos estudos sobre o cancro. Isto conduziu-o começar a centrar-se esforços sobre melhor o apoio da comunidade de investigação do cancro com o QIIME, e finalmente a esta concessão de cinco anos do NCO.

“Isto é emocionante para pesquisadores do cancro porque está indo permitir um novo tipo de estudo na pesquisa do microbiome,” ele disse. “QIIME foi usado tipicamente para gerar uma compreensão taxonomic do microbiome--que micróbios estam presente neste ambiente, e como as comunidades dos microbiomes comparam entre si baseado em sua composição taxonomic. As novas tecnologias estão começando a ser aplicadas para ajudar-nos a considerar outros factores, tais como que actividades biológicas os micróbios são contratados dentro, e os produtos metabólicos daquelas actividades. Integrar estes dados, junto com dados sobre o anfitrião tal como seu genoma, é certo conduzir-nos às compreensões mecanicistas novas do papel do microbiome no cancro.”

QIIME 2 apoiará a análise dos novos tipos de dados, tais como o metagenomics e o metabolomics, para responder a perguntas em relação à actividade dos micróbios. Isto incluirá a informação nos genes funcionais codificados em genomas microbianos e os metabolitos actuais no ambiente - moléculas pequenas como a cafeína ou o álcool etílico e produtos produzidos por micróbios - e como puderam impactar o anfitrião.

“Com o microbiome que perfila, nós estamos obtendo uma ideia da biologia; com o metabolito que perfila, nós somos uma obtenção de uma imagem da química. Esse ajuda-nos a compreender a vista mais grande, mais holística do que está indo sobre neste ambiente infinita complexo do microbiome do intestino onde o you've obteve trilhões das pilhas que interagem um com o otro e seus ambientes, todos os metabolitos criadores e de consumos, que impactam seu comportamento e o comportamento de nossas pilhas. Nós poderemos conhecer não somente quem estão lá em termos dos micro-organismos, mas o que está fazendo, onde eles estão vivendo e como eles está interagindo.”

Como com QIIME 1, QIIME 2 é uma plataforma de software livre, livre e disponível para o uso de qualquer um. QIIME 2 foi projectado expandir métodos automatizados do seguimento e do relatório para melhorar a reprodutibilidade da pesquisa, e com este financiamento a equipe criará novas ferramentas para ajudar com arquivística de dados a longo prazo. As actualizações a QIIME 2 são liberadas trimestralmente pela equipe de Caporaso, e têm começado já o trabalho para alguns dos alvos desta concessão.

“Este é um projecto incredibly emocionante para a comunidade de pesquisa do microbiome do cancro,” disse Melissa Herbst-Kralovetz, professor adjunto no centro do cancro da Universidade do Arizona e director do programa de investigação da saúde das mulheres na faculdade do A de Medicina-Phoenix. “Meu laboratório investiga o papel do microbiota no cancro ginecológica, em infecções de transmissão sexual e em saúde das mulheres. Presentemente, nós leveraging in vitro os modelos 3D humanos para compreender melhor o papel do microbiota na revelação e na progressão do cancro, que confia em integrar tipos de dados diversos das amostras clínicas e de nossos modelos 3D laboratório-baseados. A funcionalidade nova que está sendo tornada para QIIME 2 ajudar-nos-á a avaliar a precisão destes modelos, e traduz finalmente a informação que nós ganhamos destes modelos 3D de volta à clínica para lutar o cancro.”

“Quando nós podemos começar conectar a biologia do anfitrião, a microbiologia e a química, que é quando nós estamos indo realmente poder figurar para fora alguns dos elos em falta entre o microbiome e a revelação ou o tratamento contra o cancro do cancro,” Caporaso disse.