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出血性大腸桿菌信息平臺建立

來源:中國公眾科技網 作者: 2011-7-6

摘要: 德國生物信息學家找到了開發有效治療腸出血性大腸桿菌藥物的著手點,并在很短時間里就建立起了包括所有已知大腸桿菌基因相互作用的數據庫和分析平臺-EhecRegNet。通過綜合模擬,可以迅速發現腸出血性大腸桿菌的遺傳開關,并用于醫學。只是少數幾個基因就使得腸出血性大腸桿菌對人類造成了極大的危害,如果不是這幾個基因......


  德國生物信息學家找到了開發有效治療腸出血性大腸桿菌藥物的著手點,并在很短時間里就建立起了包括所有已知大腸桿菌基因相互作用的數據庫和分析平臺-EhecRegNet。通過綜合模擬,可以迅速發現腸出血性大腸桿菌的遺傳開關,并用于醫學。這樣就會幫助生物醫學科學家和藥物學家開發新的藥物。  

    

  只是少數幾個基因就使得腸出血性大腸桿菌對人類造成了極大的危害,如果不是這幾個基因,我們很難把這種細菌與腸道無害菌區分開來。德國薩爾布呂肯大學生物信息學家通過探索這些細菌的相似處,找到了開發有效治療腸出血性大腸桿菌藥物的著手點。科學家們在很短時間里就建立起了包括所有已知大腸桿菌基因相互作用的數據庫和分析平臺-EhecRegNet。通過綜合模擬,可以迅速發現腸出血性大腸桿菌的遺傳開關,并用于醫學。這樣就會幫助生物醫學科學家和藥物學家開發新的藥物。  



  每個人的體內大約攜帶了1~2千克的細菌。最常見的腸道細菌是大腸桿菌,它也是世界上研究最多的一種微生物。“這種細菌的遺傳組成我們了解的最詳細,大約有3500種交互作用基因,在這種細菌中40%的調解過程仍保留著。”研究人員簡•鮑姆巴赫說。研究人員很快認識到,當前猖獗的腸出血性大腸桿菌與正常腸道菌之間有著密切的關系。“我們假定對人類生命構成威脅的腸出血性大腸桿菌基因不足10種。有些基因經過漫長的進化過程后很早以前有已經出現,而其它基因是通過細菌間質粒交換得到改良。質粒交換是細菌用來交換遺傳物質的一種原始行為。這種行為通常會造成細菌對抗生素耐受。”研究人員解釋說。  



  研究人員在數據庫中記錄了有關無害腸道菌基因組和交互作用的所有信息,其中也列出了腸出血性大腸桿菌的遺傳數據。通過計算機,研究人員利用EhecRegNet系統比較了腸出血性大腸桿菌的遺傳數據和無害腸道菌的數據,從中尋找腸出血性大腸桿菌的遺傳開關。其目的是利用這些開關使造成某些患者腎衰竭的基因失去作用。“基因可以開啟和關閉,很像電燈。但你首先要找到正確的開關。這時你會說,我們可以向燈泡仍塊石頭讓它熄滅。我們仍還不知道腸出血性大腸桿菌的開關在哪,但我們知道有進化關聯的無害菌的開關在哪。這就是我們的出發點。”鮑姆巴赫說。通過計算機模擬,科學家們就可以迅速定位危險基因的開關。  



  我們可以把我們所認識的大約80%~90%正常腸道菌的交互作用通過計算機模擬運用到腸出血性大腸桿菌上面來。在過去的二十年,生物學家和醫學科學家對無害菌的認識做了匯總。“我們不能在腸出血性大腸桿菌上花費很多時間,但可以利用已有的對無害菌的認識用在這種細菌上。這樣會節省時間和費用,甚至避免危險的實驗室工作。”鮑姆巴赫說。在計算機上對比數據會很快。科學家希望通過這種方法找出哪個開關在控制它們的基因組,以便降低腸出血性大腸桿菌的毒性。  



  但科學家們仍然警告說別高興得太早:“一種藥物被批準投向市場需要幾年時間。但通過實驗找到有效靶點不會需要太長時間。”因此,科學家允許免費進入他們的EhecRegNet網絡平臺,以便籠絡世界上尋找治療腸出血性大腸桿菌藥物的生物醫學和藥物學的科學家。“我們預想會有與抗生素不同的新一代藥物將會殺死細菌整個群體。我們想用細菌的遺傳通路開啟和關閉一些特定基因。”鮑姆巴赫說。  



  這種方法會讓細菌變得無害或對免疫系統的防御機制變得敏感。“將來我們或許能利用細菌自身的遺傳程序抗擊它們。”鮑姆巴赫建議說。感染性不強的細菌通常會隨著腹瀉排出腸道。腸出血性大腸桿菌由于對腸壁的強烈黏附性而是這一機制失去了作用。

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