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Aproximación del aprendizaje de máquina efectiva en predecir la extensión antibiótico de la resistencia

Los genes no sólo se heredan con nacimiento. Las bacterias tienen la capacidad de pasar genes el uno al otro, o escójalos hacia arriba de su ambiente, con un proceso llamado la transferencia horizontal del gen, que es un culpable importante en la extensión de la resistencia antibiótico.

Los investigadores de Cornell utilizaron el aprendizaje de máquina clasificación organismos por sus funciones y utilizar esta información para predecir con la exactitud casi perfecta cómo los genes se transfieren entre ellas, una aproximación que se podría potencialmente utilizar para parar la extensión de la resistencia antibiótico.

El papel de las personas, las “funciones predice transferencia horizontal del gen y la aparición de la resistencia antibiótico,” 22 de octubre publicado en ciencia avance. El autor importante es estudiante doctoral Hao Zhou.

Los organismos pueden detectar básicamente genes de resistencia de otros organismos. Y ayudaría tan si sabíamos por qué organismos intercambiaban las bacterias, y no sólo ésa, pero nosotros podría imaginar cuál son los factores que impulsan que implican organismos en esta transferencia. Si podemos imaginar quién está intercambiando genes por quién, después él daría quizá discernimiento en cómo suceso éste real e incluso controle posiblemente estos procesos.”

Ilana Brito, profesor adjunto y la persona de la facultad de Sesquicentennial de la familia de Mong en la ingeniería biomédica en la universidad de la ingeniería, y del autor mayor del papel

Muchos rasgos nuevos se comparten con transferencia del gen. Pero los científicos no han podido determinar porqué algunas bacterias empeñan a transferencia del gen mientras que no lo hacen otras.

En vez de probar hipótesis individuales, las personas de Brito observaban a los genomas y a sus diversas funciones - que de las bacterias pueden colocar de la réplica de la DNA a metabolizar los hidratos de carbono - para determinar las firmas que indican “quién” intercambiaban genes y qué impulsaba estas redes de la cantina.

Las personas de Brito utilizaron varios modelos de máquina-aprendizaje, que tomaron el pelo fuera diversos fenómenos embutidos en los datos. Esto les permitió determinar las redes múltiples de diversos genes de resistencia antibióticos, y a través de deformaciones del mismo organismo.

Para el estudio, los investigadores centrados en los organismos asociados al suelo, las instalaciones y los océanos, pero su modelo está también bien adaptados observar organismos y patógeno humano-asociados, tales como baumannii de la acinetobacteria y Escherichia Coli, y dentro de ambientes localizados, tales como microbiome de la tripa de un individuo.

Encontraron que los modelos de máquina-aprendizaje eran determinado efectivos cuando estaban aplicados a los genes de resistencia antibióticos.

“Pienso que uno de los takeaways grandes aquí es que la red de la cantina bacteriana del gen - específicamente para la resistencia antibiótico - es fiable,” Brito dijo. “Podemos entenderlo observando los datos, y podemos hacer mejor si observamos real el genoma de cada organismo. No es un proceso al azar.”

Una de las conclusión más asombrosamente era que el modelado predijo muchas transferencias antibióticos posibles de la resistencia entre las bacterias y los patógeno humano-asociados que todavía no se han observado. Este el probable, con todo desapercibidos, las acciones de la transferencia eran casi exclusivos a las bacterias humano-asociadas en el microbiome de la tripa o el microbiome oral.

La investigación es emblemática del centro recientemente puesto en marcha de Cornell para la resistencia antimicrobiana, acordando a Brito, que desempeña servicios en el comité de la dirección del centro.

“Uno puede imaginarse que si podemos predecir a cómo la extensión de estos genes, nosotros pudo poder interviene o elige un antibiótico específico, dependiendo lo que vemos en la tripa de un paciente,” Brito dijo. “Más ampliamente, podemos ver donde ciertos tipos de organismos se predicen para transferir con otros en cierto ambiente. Y pensamos que pudo haber objetivos antibióticos nuevos en los datos. Por ejemplo, genes que podrían mutilar estos organismos, potencialmente, en términos de su capacidad de persistir en ciertos ambientes o de detectar estos genes.”

Source:
Journal reference:

Zhou, H., et al. (2021) Functions predict horizontal gene transfer and the emergence of antibiotic resistance. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.abj5056.