Wissenschaftler setzen Interactive Grippe -Tracking Bei Publikums Fingertips

Neue Methoden des Studiums Vogelgrippe Stämme und optisch Abbildung ihrer Bewegung auf der ganzen Welt wird den Wissenschaftlern helfen, schneller das Verhalten der Pandemie lernen H1N1 Grippe-Virus , sagen Forscher der Ohio State University .

Die Forscher verknüpften viele leistungsfähige Computersysteme gemeinsam zu analysieren, enorme Mengen an genetischen Daten aus allen öffentlich zugänglichen isolierten Stämme des H5N1-Virus gesammelt - die Ursache der Vogelgrippe Grippe . Dann entwickelt eine neue Web-basierte Anwendung, die Gesundheit der Beamten und die Öffentlichkeit sichtbar zu werden , wie das Virus bewegt auf der ganzen Welt mit Google Earth .

Die resultierenden Visualisierungen , basierend auf den Ergebnissen der Datenanalyse, stellen die umfassendste Karte auf dem Laufenden , wie die Vogelgrippe hat unter den Standorten in Asien , Afrika und Europa übertragen wurde .

Aber diese Feststellungen zugrunde liegende ist eine neue Art der Analyse genetischer Daten, die genauere Informationen über Verbreitung der Grippe erzeugt . Das Verfahren, das in Verbindung mit der zunehmenden Verfügbarkeit von sequenzierten Genomen von isolierten Grippestämme , soll dazu beitragen, die öffentliche Gesundheit Beamten machen kenntnisVorherSagendarüber, wie die H1N1 -Grippe-Pandemie wird sich entwickeln .

"Wir sind unter Berücksichtigung mehr Daten , aber zur gleichen Zeit machen wir einfacher Visualisierungen , damit die Benutzer zu wählen, was sie sehen wollen ", sagte Daniel Janies , Associate Professor für Biomedizinische Informatik an der Ohio State und leitende Autor der Studie .

"Wir haben eine Umgebung, in der Menschen sich von Grippe- Informationen , die auf ihre Region der Welt oder ihrem Interessengebiet in Anspruch nehmen erstellt. Wir wateten durch alle Komplexitäten , damit die Menschen in der öffentlichen Gesundheit Reich , die wollen , wie eine Grippe-Virus zu bestimmen, bekam von Punkt A nach Punkt B kann das herauszufinden , und wir werden eine bessere öffentliche Gesundheitsergebnisse als Folge zu haben. "

Die Visualisierungen und applikations sind http://routemap.osu.edu Internetseite.

Die Forschung wird online in der Zeitschrift Cladistics .

Das Forschungsumfeld hat sich seit 1997 verändert , wenn ein Ausbruch der Vogelgrippe in Hongkong aufmerksam Gesundheit Beamten auf seine Gefahren für den Menschen festgestellt Janies . Die Technologie hinter dem Humangenomprojekt hat sich verbessert , um die schnelle Sequenzierung zahlreicher Genome ermöglichen , und breite Übertragung der Vogelgrippe hat die Wissenschaftler aufgefordert, virale Sequenzdaten in die Öffentlichkeit zugänglich zu machen . Zur gleichen Zeit hat sich die Rechenleistung weiter zu.

Janies und Kollegen erhalten qualitativ hochwertige in den Repositories an den National Institutes of Health der GenBank und der Global Initiative on Geben Vogelgrippe Data ( GISAID ) enthielt die Vogelgrippe -Sequenzen . Hämagglutinin , das das Protein , das die Wirtszelle Rezeptor erkennt und Neuraminidase , ein Enzym, das Virus eine Zelle entweichen so hilft erzeugt : sie Studium zwei Gene innerhalb des Virus, dessen Mutationen sind vermutlich den größten Einfluss auf H5N1 Verhalten fokussiert dann können andere Zellen eingeben.

Die Forscher verwendeten Sequenzen von 1646 Hämagglutinin und Neuraminidase von 1335 in dieser Studie.

Biologen zu konstruieren , was sind phylogenetische Bäume aufgerufen, evolutionären Beziehungen zwischen den Arten oder Stämme vermutlich einen gemeinsamen Vorfahren teilen verfolgen. Diese Bäume " Verzweigungs Diagramme zur Ähnlichkeit in den physikalischen Eigenschaften zu verfolgen , beispielsweise bei der Untersuchung der Dinosaurier , für die genetischen Daten können nicht leicht wiedergewonnen werden kann. Oder bei der Untersuchung von Grippe , Die Bäume zeigen, wie Virusstämme werden auf der Grundlage gemeinsamer Mutationen bezogen .

In der Vergangenheit haben Wissenschaftler - darunter Janies - eine einzige Stammbaum ausgewählt, um verwandte Viren , die Mutationen gemeinsam zu vertreten. Aber in diesem Papier , die Forscher die Leistung von Supercomputern , um Millionen von Bäumen , die Beziehungen zwischen diesen Tausenden von Viren zu erzeugen. Sie nahmen dann einen Pool von Tausenden von hochwertigen Bäumen auf der Basis eines Scoring-System im Bereich der Bioinformatik , um in ihrer Analyse der Übertragung von Krankheiten zu verwenden.

Die Wissenschaftler dann fragte dieser Bäume - was sind die räumlichen Verbindungen zwischen den isolierten Virusstämme ?

Diese resultierenden Diagramme wurden dann als Grundlage für eine interaktive Karte , die den genetischen , geografischen und Evolutionsgeschichte der Vogelgrippe mehr als 12 Jahren verfolgt verwendet . Die hoch pathogene Linie von Vogelgrippe , die Asien und Afrika gekreuzt kann zu einem Isolat aus einer Gans im Jahr 1996. Kleine genetische Daten genommen zurückzuführen ist für H5N1-Viren isoliert vor , dass zur Verfügung.

Um die Schaffung eines komplexen Karte , die aussieht wie zu vermeiden "Spaghetti auf dem Bildschirm geworfen , " Janies und Kollegen vereinfacht auch Design der Karte. Grüne Linien stellen Übertragungswege am stärksten von den Forschungsergebnissen unterstützt. Gelbe Linie zeigt weniger Sicherheit . Linien auch unterschiedlich je nachdem ob sie deuten auf eine eingehende oder ausgehende Virus aus einem bestimmten Ort gefärbt. Und Benutzer können für bestimmte Übertragungswege nicht sehen alle Übertragungsereignisseauf der Karte auf einmal suchen.

Die Karten geben den Wissenschaftlern beste Annäherung der Vogelgrippe Übertragung auf der Grundlage der verfügbaren Informationen , erklärte Janies . Ohne Zugriff auf jede vollständige Genom eines jeden Grippevirus , das jemals einen Vogel oder Mensch infiziert sind, können die Forscher nie vollständig verfolgen evolutionären Beziehungen , genetische Geschichte und bestimmten Stellen der einzelnen abgehenden und ankommenden Virusübertragung .

" Sammeln und so viele Daten wie möglich zu teilen und lassen Sie die Daten die Geschichte erzählen , " sagte er. "Wir sind ehrlich über die Unsicherheit unserer Ergebnisse können - aber auch bei Teildaten , können wir viel über ein Virus in einem Bereich auf der Grundlage ihrer Quellen zu schließen. "

Das Verfahren wurde bereits an Studien über die H1N1-Grippe derzeit infizieren Millionen von Menschen in den Vereinigten Staaten angewandt. Internationale Zusammenarbeit durch die NIH , GISAID und die Centers for Disease Control and Prevention angeführt hat in leichte Verfügbarkeit von H1N1 -Sequenzen zur Untersuchung geführt.

" Mit dem, was wir bis jetzt haben , können wir die Ausbreitung von H1N1 von den Vereinigten Staaten und der ganzen Welt zu sehen. Es gibt eine andere Dynamik , in , dass dies ein Virus durch Menschen, die weltoffen und Bewegung in beide Richtungen durchgeführt werden , " Janies sagte . "Es ist auch ein Virus, das auf der ganzen Welt in einer Angelegenheit von Monaten übertragen worden ist , und es ist immer noch ähnlich wie ihre Vorfahren. "

H5N1 , auf der anderen Seite , wurde in Asien und in Europa und Afrika schleich für mehr als ein Jahrzehnt und hob Mutationen auf dem Weg, stellte er fest. Während H1N1 hat sich schneller verbreitet , ist es weit weniger tödlich für den Menschen als H5N1 - dh es ist immer noch nützlich für die Welt , ein Auge auf die Vogelgrippe zu halten , sagte Janies .

Visualisierungen seiner Gruppe wird dazu beitragen, dass möglich ist.

Die Rechenleistung in dieser Studie verwendet wurde von der Ohio Supercomputer Center und der Ohio State University Medical Center geliefert. Die Forschung wird von der US Army Research Laboratory und Amt , Abteilung für Biomedizinische Informatik der Ohio State und der Mathematical Biosciences Institute (MBI) an der Ohio State finanziert.

Janies führte die Arbeit mit Rasmus Hovmöller , Boyan Alexandrov und Jori Hardman des Department of Biomedical Informatics der Ohio State . Hovmöller ist auch ein Ermittler in der MBI .

Quelle
Ohio State University