機(jī)器學(xué)習(xí)識別tuberculosis-causing細(xì)菌的抗生素抗性基因

加利福尼亞圣地亞哥大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法,使用機(jī)器學(xué)習(xí)識別和預(yù)測哪些基因使傳染性細(xì)菌對抗生素耐藥。測試的方法對肺結(jié)核分枝桿菌菌株細(xì)菌導(dǎo)致人類肺結(jié)核(TB)。它發(fā)現(xiàn)了33個(gè)已知和24這些細(xì)菌的新抗生素抗性基因。

研究人員說,這種方法可用于其他病原體的藏污納垢之所,包括葡萄球菌和細(xì)菌,引起尿路感染,肺炎和腦膜炎。最近發(fā)表在《自然通訊工作。

“知道哪些基因賦予抗生素耐藥性可能改變傳染病的治療方式在未來,”文章的第二作者喬納森和尚說,科學(xué)家在加州大學(xué)圣地亞哥分校生物工程學(xué)系。“例如,如果有一個(gè)持續(xù)感染結(jié)核病的診所,醫(yī)生可以序列,應(yīng)變,看它的基因和找出哪些抗生素抵抗,哪些是容易,然后開出正確的抗生素壓力。”

“這可能打開個(gè)性化治療你的病原體的機(jī)會。每一株都是不同的,可能應(yīng)該區(qū)別對待,”文章的第二作者困擾Bernhard Palsson說Galletti加州大學(xué)圣地亞哥分校生物工程教授雅各布斯工程學(xué)院。”通過這臺機(jī)器學(xué)習(xí)的分析pan-genome-the成套所有基因的細(xì)菌物種可以更好地理解屬性,使這些菌株不同。”

團(tuán)隊(duì)訓(xùn)練的一種機(jī)器學(xué)習(xí)算法利用基因組序列和phenotypes-the身體特征或特征,可以觀察到,如抗生素抗性超過1500株結(jié)核分枝桿菌。從這些輸入,算法預(yù)測的一組基因,這些基因變體形式的,稱為等位基因,導(dǎo)致抗生素耐藥性。33是驗(yàn)證與已知的抗生素抗性基因,其余24新預(yù)測尚未實(shí)驗(yàn)測試。

研究人員進(jìn)一步分析了算法的預(yù)測和識別組合的等位基因相互作用,導(dǎo)致抗生素耐藥菌株。他們也映射這些等位基因在結(jié)核分枝桿菌蛋白質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)(發(fā)表在《蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)銀行)。他們發(fā)現(xiàn),這些等位基因出現(xiàn)在某些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)區(qū)域。

“我們的確交互性和結(jié)構(gòu)分析進(jìn)行深挖,為這些基因是如何開發(fā)更復(fù)雜的假設(shè)導(dǎo)致抗生素耐藥性表型,”第一作者說Erol Kavvas,困擾生物工程博士生在Palsson的研究小組。“這些發(fā)現(xiàn)可以幫助未來的實(shí)驗(yàn)調(diào)查結(jié)構(gòu)分組是否這些等位基因發(fā)揮作用的抗生素耐藥性的商量。”

這項(xiàng)研究的結(jié)果都是計(jì)算的,所以團(tuán)隊(duì)正在研究與實(shí)驗(yàn)工作人員來測試是否24新基因預(yù)測的算法確實(shí)給予抗生素耐藥性結(jié)核分枝桿菌。

未來的研究將涉及團(tuán)隊(duì)的機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用到的主要傳染性細(xì)菌,被稱為ESKAPE病原體:腸球菌都有效,金黃色葡萄球菌,肺炎克雷伯菌、鮑曼不動桿菌、銅綠假單胞菌和腸桿菌屬的物種。下一步,公司團(tuán)隊(duì)整合模型的代謝網(wǎng)絡(luò)和他們的機(jī)器學(xué)習(xí)方法來理解機(jī)制的進(jìn)化的抗生素耐藥性。

鄭重聲明：本文版權(quán)歸原作者所有，轉(zhuǎn)載文章僅為傳播更多信息之目的，如有侵權(quán)行為，請第一時(shí)間聯(lián)系我們修改或刪除，多謝。

推薦內(nèi)容