Ein neues Bioinformatik-Softwareprogramm an der Flinders University ebnet den Weg für eine rasche Ausweitung der Forschung zu Bakteriophagen, den Viren oder Phagen, die eine Schlüsselrolle bei der Bekämpfung von Bakterien spielen.
Experten des Flinders University College of Science and Engineering haben ein Computertool veröffentlicht, mit dem Forscher auf der ganzen Welt „Bakteriophagen“ oder Phagen durch genauere Genomsequenzierung finden können.
Der neues Rechentool „Phables“. kann laut a 49 % vollständigere Phagengenome identifizieren und charakterisieren als bestehende virale Identifizierungstools neuer Artikel in Bioinformatik.
Forschungen zur Isolierung und Nutzung von Bakteriophagen ebnen den Weg für Fortschritte im aufstrebenden Bereich der „Phagentherapie“, einer natürlicheren Methode zur Bekämpfung spezifischer Bakterien, die ein ständiges Risiko für immungeschwächte, junge und ältere Patienten sowie „Super“-Patienten darstellen. Bakterien, die gegen herkömmliche Antibiotika resistent geworden sind.
Antibiotikaresistenzen (AMR) stellen ein großes globales Risiko dar, wenn Breitbandantibiotika nicht mehr gegen „Superbakterien“ wirken, die entstehen, wenn gewöhnliche Bakterien mehrere genetische Veränderungen durchlaufen. Die WHO hat gewarnt, dass AMR eine der größten Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit im 21. Jahrhundert darstellt und im Jahr 2019 mit dem Tod von fast 5 Millionen Menschen verbunden war.
„Das Verständnis von Phagen ist wichtig, da sie alles beeinflussen können, von der Gesundheit von Ökosystemen bis hin zur Behandlung bakterieller Infektionen beim Menschen“, sagt Dr. Vijini Mallawaarachchi, Forschungsmitarbeiterin an der Flinders University vom Flinders Accelerator for Microbiome Exploration (FAME) Lab.
„Traditionelle Methoden zur Untersuchung von Phagen anhand von Umweltsequenzierungsdaten waren begrenzt und konnten oft nicht die vollständige genetische Information von Phagen vollständig erfassen. Dieses unvollständige Bild war ein Hindernis für das vollständige Verständnis ihrer Rollen und Auswirkungen.“
Professor Robert Edwards, Direktor des FAME Lab und Mitautor des neuesten Artikels, sagt, dass die Phables-Software den genetischen Inhalt von Phagen aus Umweltsequenzierungsdaten rechnerisch rekonstruieren kann.
„Dies stellt einen großen Fortschritt in der Phagen-Bioinformatik dar und ermöglicht uns die rechnerische Rekonstruktion vollständiger Phagengenome“, sagt Professor Edwards vom College of Science and Engineering.
„Es wird die Entdeckung neuer Phagen erleichtern und ihre Laborisolierung ermöglichen, was zu Fortschritten bei medizinischen Behandlungen, Umweltmanagement und einem tieferen Verständnis des mikrobiellen Lebens führen wird.“
„Dieses revolutionäre Werkzeug erweitert nicht nur unser Verständnis der mikrobiellen Welt, sondern ebnet auch den Weg für innovative Lösungen für einige der dringendsten Gesundheits- und Umweltherausforderungen unserer Zeit.“
Phables nutzt einen neuen, effektiveren Ansatz, um die genetischen Informationen von Phagen mit Tests an verschiedenen Datensätzen zusammenzusetzen, die zeigen, dass das neue Tool vollständigere zusammenhängende Genome von Phagen identifizieren kann als bestehende hochmoderne Softwaretools.
Phables verfügt über fast 9.000 Downloads in verschiedenen Software-Repositories. Das Tool wurde auf der Jahrestagung 2023 der Australian Society for Microbiology und der Konferenz 2023 der Australian Bioinformatics and Computational Biology Society vorgestellt.
Nächstes Jahr will das Forschungsteam der Flinders University das Phables-Tool nutzen, um neuartige Phagen zu entdecken und diese isolierten Phagen möglicherweise in Therapien einzusetzen, einschließlich neuer Behandlungsoptionen für Personen mit Erkrankungen wie Mukoviszidose und entzündlichen Darmerkrankungen.
Mehr Informationen:
Vijini Mallawaarachchi et al, Phables: Von fragmentierten Assemblies zu hochwertigen Bakteriophagengenomen, Bioinformatik (2023). DOI: 10.1093/bioinformatics/btad586