|
Gen học-tháo gỡ các nút thắt cơ bản trong các vấn đề nghiên cứu về bệnh sốt rét |
Các nghiên cứu về tính toán và hợp tác dẫn đến tiến bộ đáng kể về bệnh sốt rét
Ngày 14/8/2014. Baylor College of Medicine - Các nghiên cứu về tính toán và hợp tác dẫn đến tiến bộ đáng kể về bệnh sốt rét(Computation, collaboration lead to significant advance in malaria). Một phương pháp tính toán mới đã được phát triển để nghiên cứu chức năng của các gen gây bệnh, bắt đầu với một phát hiện mới quan trọng về một gen liên quan đến bệnh sốt rét-một trong những gánh nặng y tế lớn nhất trên toàn cầu. Công trình được công bố trên số mới nhất của Tạp chí Cell bao gồm các cộng tác viên là các nhà sinh vật học tiến hóa và tính toán và các chuyên gia hàng đầu về bệnh sốt rét từ Baylor, Trung tâm Y tế Đại học Columbia, Đại học Princeton, Đại học Pennsylvania và Viện Dị ứng và bệnh truyền nhiễm quốc gia (National Institute of Allergy and Infectious Diseases_NIAID). "Hiện nay, giảm chi phí nhanh chóng có nghĩa là các dự án trình tự thông lượng cao tiết lộ toàn bộ trình tự gen của các loài hơn bao giờ hết nhưng các chức năng sinh học của hầu hết các gen này vẫn chưa được biết", Tiến sĩ Olivier Lichtarge, giáo sư di truyền học phân tử và con người và là giám đốc Trung tâm Nghiên cứu Y sinh lồng ghép và tính toán tại Baylor và tác giả chính của báo cáo: "Để giải quyết vấn đề này, phòng thí nghiệm của chúng tôi đã phát triển phương pháp mới để dự đoán chức năng gen và protein". Tiến sĩ Andreas Martin Lisewski, một giảng viên tại phòng thí nghiệm Lichtarge ở Baylor, từng là tác giả hàng đầu trên báo cáo. Các nhà nghiên cứu dẫn đầu bởi Đại học Y khoa Baylor đã đưa ra một phương pháp tính toán cho phép thông tin sinh học mà thật ra chảy từ gen này tới gen khác trên một mạng lưới lớn trên nhiều bộ gen, được gọi là “mạng gen trội” (supergenomi). "Mạng này kết nối hàng triệu gen từ hàng trăm loài dựa trên tương tác của chúng ở bên trong vi sinh vật hoặc dựa trên các mối quan hệ tổ tiên của chúng giữa các loài khác nhau", Lisewski nói: "Thông thường tính toán dòng chảy của thông tin chức năng sẽ tốn kém và chậm nhưng chúng tôi đã phát triển một phương pháp nén làm giảm mạng lưới khổng lồ này thành một mà nó là nhỏ hơn nhiều và bây giờ có thể tính toán một cách dễ dàng, điều ngạc nhiên là các mạng sinh học này là có thể nén dữ liệu kỹ thuật số trong các máy tính ngày nay". Để kiểm tra phương pháp của họ, các nhà nghiên cứu đã xem xét dự đoán chức năng của một ký sinh trùng đơn bào được biết là gây ra thể bệnh sốt rét nghiêm trọng nhất ở người-Plasmodium falciparum, trong khi đó hơn 10 năm kể từ khi bộ gen của ký sinh trùng này đã được lập trình tự đầy đủ thì vẫn còn quá ít thông tin về các chức năng cho hầu hết các gien của nó. Hàng năm, bệnh sốt rét ảnh hưởng đến hơn 200 triệu người và gây ra cái chết cho gần 1 triệu người trên toàn thế giới. "Để hiểu rõ hơn về căn bệnh này, chúng ta cần phải xác định nhiều chức năng hơn về các gen của ký sinh trùng, sự hiểu biết này cuối cùng có thể giúp chúng ta ngăn chặn sự gia tăng của bệnh sốt rét kháng thuốc như sự đề kháng artemisinin đang xuất hiện" Lisewski cho biết. Artemisinin là một họ của các loại thuốc hiện nay là thuốc ưu tiên trong điều trị lại bệnh sốt rét Plasmodium falciparum, Artemisinin ban đầu được phân lập như là một chất chiết xuất từ thảo dược cổ truyền của Trung Quốc và trong khi nó vẫn còn có hiệu quả cao chống bệnh sốt rét ở những bệnh nhân thì cơ chế hoạt động của thuốc vẫn chưa được rõ ràng. Sự mất hiệu quả chống sốt rét của Artemisinin do sức đề kháng di truyền sẽ gây ra các hậu quả tàn phá sức khỏe toàn cầu. Các nhà nghiên cứu đã mài dũa trên protein EXP1 của ký sinh trùng mà được biết đến là rất cần thiết với ký sinh trùng sốt rét nhưng không có chi tiết về chức năng của nó. Sử dụng mạng lưới này họ cho thấy rằng protein này cho phép ký sinh trùng khử độc các sản phẩm chuyển hóa chính mà nó tạo ra trong các tế bào hồng cầu và cũng chứng minh rằng nó có một vai trò trực tiếp trong tác dụng và sự nhạy cảm với thuốc artesunate, một thành phần quan trọng của họ Artemisinin. "Thông qua nỗ lực hợp tác nhiều năm bây giờ chúng ta có một sự hiểu biết cải tiến cơ chế phân tử bảo vệ của ký sinh trùng sốt rét và sự nhạy cảm thuốc của ký sinh trùng với artesunate. Hiện nay chúng ta đang chứng kiến một sự gia tăng đề kháng với artemisinin do đó những kết quả này có thể giúp tìm kiếm những con đường mới với các thuốc kế thừa", Lichtarge nói.
|