Comment la recherche en matière de bio-informatique pourrait affecter des pratiques vétérinaires, la santé animale de compagnon

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Faisons- facelui ; nous ne pouvons pas même suivre tous les email, communications de client, et nouvelles clignotant sur nos smartphones tout en maintenant une charge clinique occupée. La formation continue une fois par an nous maintient à peine à flot dans l'océan d'information vétérinaire, et maintenant que les information-mercis aux avancements de accélération en technologie et biologique recherche-vient à nous de plus en plus rapidement et sous plus de formes.

Il devient plus mauvais (qui, avec reconnaissance, traduit à un meilleur avenir pour la médecine vétérinaire). La recherche scientifique amasse l'information qui est si petit à un niveau moléculaire et si volumineux à un niveau numérique que les capacités analytiques des chercheurs ne peuvent pas, actuellement, pour garder le pas. Et une grande partie des données étant produites viennent sous forme « - d'omics, » les noms dont également bourgeonnent comme des levures.

Nous étions bien avec le génome. L'idée d'identifier tous les 20 000 gènes prévus de protéine-codage qui composent un humain (et maintenant un cheval, un chien, un chat, et plus de 100 autres vertébrés) intriguait, si un peu ésotérique. Le lien entre le génome et la médecine était au sujet de la compréhension et des maladies génétiques de traitement.

Mais prochain est venu le transcriptome : nucléotide rapidement de avancement ordonnançant les technologies qui permettent maintenant à des chercheurs de caractériser l'ARN messager d'un organisme (ADN messagère), l'intermédiaire dans la traduction de l'ADN à la protéine. Et, naturellement, le proteome a suivi. Autant d'en tant que 100 protéines différentes peut résulter de la traduction de n'importe quel gène simple. Le metabolome humain est composé des plus de 50 000 petits métabolites moléculaires trouvés au corps humain, et sa base de données en ligne contient plus de 100 zones d'information cliniques par entrée de métabolite. Et alors il y a la collection de microbiome-the de microbes dans un environnement donné (par exemple, système d'organe) et leurs gènes. Merci encore à la nouvelle ADN ordonnançant la technologie, scientifiques ont découvert que 99 pour cent de microbes n'ont pas été cultivés précédemment in vitro, menant à la découverte de nouvelles familles entières des microbes et de la capacité de les classifier, les comptent, et identifient même leurs fonctions uniques dans le corps.

Le résultat de ces ensembles de données rapidement en expansion est bio-informatique : la science de rassembler, de stocker, et de sembler raisonnable des trillions des points de repères produits par ces analytics moléculaires naissants. Le potentiel pour l'avancement médical utilisant la bio-informatique est presque inimaginable ; les ordinateurs ont la capacité pour trouver, au niveau le plus simple, aux vulgarisations parmi les différents « - omes » pour lier par la suite un gène, sa transcription, la protéine qu'elle code, et le processus métabolique que la protéine catalyse. D'un point de vue médical, ceci signifie que les chercheurs pourront éplucher vers le bas une maladie à sa pathophysiologie plus fondamentale, menant aux diagnostics, à la thérapeutique, et à la prévention précis et personnalisés. Bien entendu, ce champ est maintenant le centre primaire de l'industrie pharmaceutique.

Sérieusement… il obtient petit-et plus volumineux. Récemment, les scientifiques ont découvert ces morceaux minuscules et noncoding d'ARN, RNAs micro (miRNAs), sont responsables de régler ce qui et comment des gènes sont exprimés en bloquant la traduction de l'ADN messagère à la protéine. Chaque miRNA peut régler l'expression de beaucoup de gènes, et chacun des types impairs des cellules du corps 200 a un profil unique de miRNA.

Les « maladies, particulièrement génétique, les maladies métaboliques, dégénératives, et néo-plastiques, chacun a une signature distinctive de miRNA, » a dit Tom Rosol, DVM, Ph.D., DACVP, ancien professeur de pathologie vétérinaire à l'université d'Université de l'Etat d'Ohio de la médecine vétérinaire et maintenant au Président du département des sciences biomédicales à l'université d'héritage d'université de l'Ohio de la médecine Osteopathic. « En tant que marqueurs diagnostiques, vous pouvez les trouver dans le sang, l'urine, ou le tissu, fournissant la première identification du risque de la maladie. Comme thérapie, nous pourrons les employer pour régler une famille des gènes et pour changer le cours de la maladie. »

Le Dr. Rosol et ses collègues a récemment ordonnancé et a décrit les 475 miRNAs dans le domestique chat-cela droite, le microRNAome de chat. Plusieurs de ces miRNAs sont conservés entre les chats et d'autres mammifères, tels que des humains, augmentant le rôle du chat comme modèle unique de beaucoup de maladies humaines. Environ 100 des ordres, cependant, sont exclusifs au chat et beaucoup sont détail de tissu. En branchant sur cette ressource en ligne des ordres, et une meilleurs fonction de compréhension et dysfonctionnement des miRNAs, de futurs chercheurs pourront mieux prévoir l'incidence et la progression de beaucoup de maladies, aussi bien que développent par la suite de nouvelles stratégies interventional et préventives.

La méthodologie utilisée par Rosol et ses collègues est un exemple d'un « fond vers le haut » d'approche à la bio-informatique clinique. En créant des catalogues des codes moléculaires, la bio-informatique de bas en haut fournissent des ressources pour établir des rapports entre les différents systèmes qui mènent par la suite à la pathophysiologie de la maladie. Réciproquement, une approche « hiérarchisée » commence par un état de la maladie et recherche des vulgarisations dans le catalogue de bio-informatique pour dériver la causalité.

Molly McCue, DVM, la milliseconde, Ph.D., DACVIM, professeur agrégé de médecine vétérinaire de population à l'université de l'université de Minnesota de la médecine vétérinaire, emploie la bio-informatique hiérarchisée pour comprendre la maladie équine. Dr. McCue cherche les bases moléculaires des maladies aussi complexes que le syndrome métabolique équin (SME) — un désordre endocrinien lié à l'obésité, à la résistance à l'insuline, et au laminitis chez les chevaux et les poneys. Les études ont trouvé le SME à associer aux configurations physiologiques, y compris suralimenter, la prise simple d'hydrate de carbone, et le manque d'exercice, mais McCue et ses collègues ont constaté qu'il y a un composant héritable à la susceptibilité d'un cheval à ce désordre.

Tandis que la recherche de McCue a identifié plus de 3 000 gènes liés au SME, elle est actuellement utilisant la sorte d'analyse-un de réseau de « six degrés informatiques de Kevin Bacon » — pour lier ce sous-ensemble de génome avec les métabolites de sérum des chevaux affectés (le metabolome) et de l'expression du gène en muscle et graisse (le transcriptome) pour rétrécir la liste de gènes suspects et pour clarifier leur rôle dans la maladie.

On estime qu'affecte un chez chaque trois chiens et reste le cancer canin l'une des principales causes du décès chez des animaux de compagnon en dépit des avances dans des thérapies conventionnelles. Puisque la pathophysiologie du cancer est liée au changement d'expression du gène cellulaire, aux promesses de boîte à outils de bio-informatique d'offrir des analyses moléculaires innombrables dans des mécanismes, aux diagnostics, et aux nouvelles interventions médicales pour le cancer.

Chez les chiens, l'ostéosarcome (OSA) continue à réclamer les vies de 85 à 90 pour cent de ses patients d'ici deux ans de diagnostic, en dépit de chirurgie et de chimiothérapie agressives. Dans le cas d'OSA, la mortalité est plus souvent due à la maladie métastatique que de la tumeur primaire. En étudiant le transcriptome des tumeurs osseuses, les chercheurs ont trouvé une cible thérapeutique potentielle pour OSA. Il s'avère que les cellules d'OSA expriment un récepteur, a nommé her2/neu, sur leurs surfaces ; les cellules métastatiques expriment le récepteur à des niveaux plus élevés que les cellules primaires de tumeur.

Tandis que her2/neu n'est pas un conducteur fondamental du processus néo-plastique dans OSA, pour Nicola Mason, Ph.D., BVetMed, de l'école d'Université de Pennsylvanie de la médecine vétérinaire, il fournit une cible pour la thérapie immunisé-négociée. Dr. Mason a créé un vaccin de recombinaison fortement atténué de monocytogenes de Listeria, qui amorce et augmente l'immuno-réaction au récepteur de her2/neu, ayant pour résultat la destruction des cellules de la récepteur-incidence OSA. Dans une phase je test clinique du nouveau vaccin, l'intervalle sain moyen étais plus de 18 mois chez les chiens traités, et la survie globale à trois ans était de 56 pour cent-un d'amélioration significative au-dessus des résultats historiques de traitement d'OSA.

Tandis que chacun de ces cas décrit une approche actuelle à mettre en application la bio-informatique pour l'avancement de la médecine vétérinaire, il n'y a aucun doute que les découvertes les plus importantes à venir de la bio-informatique restent à réaliser. Génération de données dans « - les domaines d'omics » dépasse notre capacité de sembler raisonnable des réseaux de escalade des connexions biologiques, et l'expertise analytique spécifique est dans l'approvisionnement court.

« Si nous n'avions pas un bioinformatician sur notre côté dans tout le processus pour analyser et interpréter ces données, il ne se serait jamais produit, » Rosol a dit, en vue de la description du miRNAome de chat. « Vous le prenez pour reconnaissant que quelqu'un sera disponible pour vous aider avec l'analyse, et ce n'est pas correcte. Je comprends maintenant la profondeur du problème. »

Un projet avenir-focalisé visé comprenant le cancer canin est l'étude de vie du golden retriever du Morris Animal Foundation. Cette étude longitudinale, lancée en 2012, a commencé par plus de 3 000 chiens d'arrêt d'or, leurs propriétaires, et leurs vétérinaires, qui enregistrent patiemment des pages d'informations sur la nutrition, les antécédents médicaux, et les expositions environnementales (attendez-les… l'exposome) de leurs chiens durant toute leurs vies. Chaque année, les chiens rendent visite à leur vétérinaire et donnent le sang, l'urine, les résidus, les cheveux, et les ongles de pied à un élevage biorepository. Ces échantillons seront employés pour produire de la bio-informatique, qui sera uniquement appareillée avec nutritionnel, mode de vie, et des données environnementales d'exposition, dans le but d'identifier des facteurs de risque pour le cancer chez les chiens. Actuellement pendant sa cinquième année, cette étude de 14 ans se fonde sur le fait que de nouvelles technologies et découvertes bioinformatic puissantes seront développées pendant l'étude, et l'analytics informatique utilisera ces vastes réseaux pour créer la nouvelle compréhension, les diagnostics, et les traitements contre le cancer canins.

Les études décrites ci-dessus sont entreprises par les chercheurs vétérinaires, tout financés par Morris Animal Foundation, dont la passion est d'améliorer la santé animale et le bien-être. Derrière le placage impassible des avances en science biologique et informatique demeure pour toujours l'élément humain. Nous, comme vétérinaires et des scientifiques, avons la tâche de déchiffrer cette nouvelle information pour nos clients de sorte qu'ils comprennent ce que signifie il pour leurs animaux, aussi bien que le plaisir d'appliquer la nouvelle science pour sauver les vies aimées. Nous restons les traducteurs.