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Wie Bioinformatikforschung Veterinärpraxis beeinflussen könnte, Tiergesundheit des Begleiters

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Informationsüberflutung konnte gute Nachrichten holen den Begleitertieren.

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Lassen Sie uns es gegenüberstellen; wir können mit aller E-Mail, Kundenkommunikationen und Nachrichten nicht einmal aufrechterhalten, die auf unseren Smartphones beim Beibehalten einer beschäftigten klinischen Last blitzen. Einmal jährlich hält Weiterbildung uns kaum über Wasser im Ozean von Veterinärinformationen und nun da Informationdank der beschleunigenden Förderungen in der Technologie und biologisches Forschung-an uns mehr und mehr schnell und in mehr Formen kommt.

Es erhält schlechter (das dankbar zu einer besseren Zukunft für Veterinärmedizin übersetzt). Wissenschaftliche Forschung sammelt Informationen an, das so klein auf einem molekularen Niveau und auf einem digitalen Niveau, dass die analytischen Fähigkeiten von Forschern nicht können, so umfangreich ist zur Zeit Schritt zu halten. Und viel der Daten, die erzeugt werden, kommen in Form von „- omics,“ deren Namen auch wie Hefen knospen.

Wir waren mit dem Genom okay. Die Idee der Bestimmung aller geschätzten 20.000 Proteinkodierungsgene, die ein menschliches bilden (und jetzt ein Pferd, einen Hund, eine Katze und mehr als 100 andere Wirbeltiere) intrigierte, wenn ein geheimes Stückchen. Die Verbindung zwischen dem Genom und der Medizin war über Verständnis und Behandlungserbkrankheiten.

Aber folgend kam das transcriptome: schnell voranbringende Nukleotidsequenziertechniken, die jetzt Forschern erlauben, RNS der Bote eines Organismus (mRNA) zu kennzeichnen, der Vermittler in der Übersetzung von DNA zum Protein. Und natürlich folgte das proteome. So viel wie 100 verschiedene Proteine kann aus der Übersetzung jedes einzelnen Gens resultieren. Das menschliche metabolome wird von den mehr als 50.000 kleinen molekularen Stoffwechselprodukten enthalten, die im menschlichen Körper gefunden werden, und seine on-line-Datenbank enthält mehr als 100 klinische Datenfelder pro Stoffwechselprodukteintritt. Und dann gibt es die microbiome-the Sammlung von Mikroben in einer gegebenen Umwelt (zum Beispiel, Organsystem) und in ihren Genen. Dank wieder der neuen DNA-Sequenzierungs-Technologie, Wissenschaftler hat, dass 99 Prozent Mikroben nicht vorher in vitro gezüchtet worden sind und zu die Entdeckung von gesamten neuen Familien von Mikroben und von Fähigkeit, sie zu klassifizieren geführt, zählt sie und identifiziert sogar ihre einzigartigen Funktionen innerhalb des Körpers entdeckt.

Das Ergebnis dieser schnell Erweiterungsdatensätze ist Bioinformatik: die Wissenschaft des Sammelns, der Speicherung und des Seins von sinnvoll der Trillionen der Datenpunkte erzeugt durch diese auftauchenden molekularen Analytics. Das Potenzial für die medizinische Förderung, die Bioinformatik verwendet, ist fast unvorstellbar; Computer haben die Fähigkeit, zum, auf des sehr einfachsten Niveaus, der Allgemeinheiten unter den verschiedenen „- omes,“ zu finden, zum eines Gens, seiner Abschrift, des Proteins, die sie und verschlüsselt, des Stoffwechselprozesses schließlich zu verbinden, dass das Protein katalysiert. Von einem medizinischen Standpunkt bedeutet dieses, dass Forscher in der Lage sind, eine Krankheit zu seiner grundlegendsten Pathophysiologie unten zu schneiden und zu die genaue und personifizierte Diagnosen, Therapeutik und Verhinderung führen. Unsurprisingly ist dieses Feld jetzt der Primärfokus der Pharmaindustrie.

Aber warten Sie… dort ist mehr! Die Zukunft von Medizin in der Mikro-RNS

Ernsthaft… erhält es klein-und umfangreicher. Vor kurzem haben Wissenschaftler diese kleinen, noncoding Stücke RNS, Mikro-RNAs (miRNAs) entdeckt, sind verantwortlich für das Regulieren, was und wie Gene ausgedrückt werden, indem man Übersetzung von mRNA zum Protein blockiert. Jedes miRNA kann den Ausdruck vieler Gene regulieren, und jede der sonderbaren Arten des Körpers 200 Zellhat ein einzigartiges miRNA Profil.

„Krankheiten, besonders genetisch, metabolische, degenerative und neoplastische Krankheiten, haben jedes eine unterscheidende miRNA Unterzeichnung,“ sagte Tom Rosol, DVM, Ph.D., DACVP, ehemaliger Professor der Veterinärpathologie am Staat Ohio-University College von Veterinärmedizin und jetzt von Vorsitzendem der Abteilung der biomedizinischen Wissenschaften am Ohio-Hochschulerbcollege von Osteopathic Medizin. „Als Diagnosemarkierungen, können Sie sie im Blut, im Urin oder im Gewebe finden und frühe Identifizierung des Krankheitsrisikos bereitstellen. Als Therapie sind wir in der Lage, sie zu benutzen, um eine Familie von Genen zu regulieren und den Kurs der Krankheit zu ändern.“

Gute Nachrichten für Katzen: Die Bausteine für Diagnosen, Therapeutik

Dr. Rosol und seine Kollegen vor kurzem ordnete der Reihe nach und beschrieb die 475 miRNAs im inländischen Katze-dessen Recht, das Katze microRNAome. Viele dieser miRNAs werden zwischen Katzen und anderen Säugetieren, wie Menschen konserviert und erhöhen die Rolle der Katze als einzigartiges Modell vieler menschlichen Krankheiten. Ungefähr 100 der Reihenfolgen sind jedoch zur Katze exklusiv und viele sind Gewebebesondere. Indem sie in diese on-line-Ressource von Reihenfolgen klopfen, und bessere Verständnisfunktion und Funktionsstörung von miRNAs, zukünftige Forscher sind besser in der Lage, das Vorkommen und die Weiterentwicklung vieler Krankheiten vorauszusagen sowie entwickeln schließlich neue interventional und vorbeugende Strategien.

„Diese sind Babyschritte,“ sagte Rosol. „Wir hatten keine Ahnung zum Beispiel welche miRNAs in der Niere, das Kleinhirn, die Leber wichtig sind und 11 andere Gewebe in der Katze. Jetzt tun wir. “

Gute Nachrichten für Pferde: Zusammenhängend Informatik leihen Einblick in multifactorial Krankheit

Die Methodologie, die von Rosol und von seinen Kollegen eingesetzt wird, ist ein Beispiel einer „Unterseite herauf“ Annäherung zur klinischen Bioinformatik. Indem sie Kataloge von molekularen Codes herstellt, stellt Bottom-upbioinformatik Betriebsmittel bereit, um Beziehungen zwischen verschiedenen Systemen herzustellen, die schließlich zu Krankheitspathophysiologie führen. Andererseits beginnt eine „top-down“ Annäherung mit einem Krankheitszustand und sucht nach Allgemeinheiten im Bioinformatikkatalog, um Verursachung abzuleiten.

Molly McCue, DVM, Mitgliedstaat, Ph.D., DACVIM, außerordentlicher Professor der Veterinärbevölkerungsmedizin an der Universität von Minnesota-College von Veterinärmedizin, verwendet top-down Bioinformatik, um pferdeartige Krankheit zu verstehen. Dr. McCue sucht die molekularen Grundlagen von den Krankheiten, die (EMS) so komplex sind wie pferdeartiges metabolisches Syndrom — eine Störung des Stoffwechsels, die mit Korpulenz, Insulinresistenz und laminitis in den Pferden und in den Ponys verbunden ist. Studien haben EMS zum Verbunden sein mit physiologischen Eigenschaften, einschließlich das Überfüttern, einfache Kohlenhydrataufnahme und Mangel an Übung gefunden, aber McCue und ihre Kollegen haben gefunden, dass es eine vererbliche Komponente zur Anfälligkeit eines Pferds zu dieser Störung gibt.

Während McCues Forschung mehr als 3.000 Gene identifiziert hat, die mit EMS verbunden sind, ist sie z.Z. unter Verwendung der Netzanalyse-einart von Computer„sechs Graden an Kevin Bacon“ — diese Genomteilmenge mit den Serumstoffwechselprodukten von betroffenen Pferden (das metabolome) und von Genexpression im Muskel und im Fett (das transcriptome) zu verbinden um die Liste von vermutlich defekten Genen zu verengen und ihre Rolle in der Krankheit zu erklären.

„, indem wir die Genetik und die Pathophysiologie von EMS verstehen, können wir risikoreiche Einzelpersonen identifizieren, die von Managementänderungen profitieren und neue Bahnen zur therapeutischen Intervention entdecken würden,“ McCue sagten.

Gute Nachrichten für Hunde: Bioinformatik informiert Krebsimpfstoffe

Hunde- Krebs wird geschätzt, um ein in jeden drei Hunden zu beeinflussen und bleibt eine der führenden Todesursachen in den Begleitertieren trotz der Fortschritte in den herkömmlichen Therapien. Weil die Pathophysiologie von Krebs mit Änderung der zellulären Genexpression, den Bioinformatikwerkzeugkastenversprechen, unzählige molekulare Einblicke in Mechanismen anzubieten, den Diagnosen und den neuen medizinischen Interventionen für Krebs verbunden wird.

In den Hunden fährt Osteosarcoma (OSA) fort, die Leben von 85 bis 90 Prozent seiner Patienten innerhalb zwei Jahre der Diagnose, trotz der aggressiven Chirurgie und der Chemotherapie zu behaupten. Im Falle OSA liegt Sterblichkeit an der metastatischen Krankheit als zum Primärtumor häufig. Indem sie das transcriptome von knöchernen Tumoren studierten, haben Forscher ein mögliches therapeutisches Ziel für OSA gefunden. Es fällt, dass OSA-Zellen einen Empfänger ausdrücken, bezeichnete als her2/neu, auf ihren Oberflächen aus; metastatische Zellen drücken den Empfänger auf höheren Niveaus als Primärtumorzellen aus.

Während her2/neu kein grundlegender Fahrer des neoplastischen Prozesses in OSA, für Nicola Mason, Ph.D. ist, BVetMed, der Universität von Pennsylvaniens-Schule von Veterinärmedizin, stellt es ein Ziel für immun-vermittelte Therapie zur Verfügung. Dr. Mason hat einen in hohem Grade verminderten recombinant Listeria monocytogenes Impfstoff, der die Immunreaktion zum her2-/neuempfänger vorbereitet und erweitert, mit dem Ergebnis der Zerstörung von Zellen des Empfängerlagers OSA hergestellt. In einer Phase war ich klinische Studie des neuen Impfstoffs, der gesunde Mittelabstand mehr als 18 Monate in behandelten Hunden, und Gesamtüberleben bei drei Jahren war 56 Prozent-ein bedeutende Verbesserung über historischen OSA-Behandlungsergebnissen.

„Immunotherapy ist noch eine sich entwickelnde Wissenschaft sogar in der Humanmedizin, aber sein Potenzial, unseren Erfolg voranzubringen, wirklich fantastisch, wenn es behandelt Krebs, ist,“ sagte Mason.

Eine Zukunft-fokussierte Wissenschaft

Während jeder dieser Fälle eine gegenwärtige Annäherung zur Implementierung von Bioinformatik für die Förderung von Veterinärmedizin beschreibt, gibt es keinen Zweifel, dass die wichtigsten Entdeckungen, zum von der Bioinformatik zu kommen bleiben verwirklicht zu werden. Datenerzeugung auf den „- omics“ Gebieten lässt unsere Fähigkeit hinter sich, sinnvoll von den Entwicklungsnetzen von biologischen Verbindungen zu sein, und spezifische analytische Sachkenntnis ist knapp.

„Wenn wir ein bioinformatician nicht an unserer Seite während des Prozesses hatten, zum dieser Daten zu analysieren und zu interpretieren, würde er nie geschehen sein,“ sagte Rosol, hinsichtlich der Beschreibung des Katze miRNAome. „Sie sehen als selbstverständlich an, dass jemand verfügbar ist, Ihnen mit der Analyse zu helfen, und die ist nicht korrekt. Ich verstehe jetzt die Tiefe des Problems.“

Ein Zukunft-fokussiertes Projekt, das angestrebt wird, Hunde- Krebs verstehend, ist die des Morris Animal Foundations golden retriever-Lebenszeit-Studie. Diese Längsschnittstudie, im Jahre 2012 eingeleitet, fing mit mehr als 3.000 goldenen Retrievern, ihren Eigentümern und ihren Tierärzten an, die geduldig Seiten von Informationen über die Nahrung, die Krankengeschichte und die Klimabelichtungen (warten Sie auf sie… das exposome) ihrer Hunde während ihrer Leben notieren. Jedes Jahr, besuchen die Hunde ihren Tierarzt und spenden Blut, Urin, Rückstände, Haar, und Zehennägel zu einem Wachsen biorepository. Diese Proben werden benutzt, um Bioinformatik, die einzigartig mit Ernährungs zusammengepaßt werden, Lebensstil und Klimaaufnahmedaten, mit dem Ziel der Bestimmung von Risikofaktoren für Krebs in den Hunden zu erzeugen. Z.Z. in seinem fünften Jahr, beruht diese 14-jährige Studie auf der Tatsache, dass starke neue bioinformatic Technologien und Entdeckungen während der Studie entwickelt werden und Computeranalytics diese beträchtlichen Netze einsetzt, um neues Verständnis, Diagnosen und Hunde- Krebsbehandlungen zu schaffen.

Die Studien, die oben beschrieben werden, werden von den Veterinärforschern aufgenommen, ganz finanziert von Morris Animal Foundation, dessen Leidenschaft, Tiergesundheit und Wohl zu verbessern ist. Hinter dem teilnahmslosen Furnier-Blatt von Fortschritten in der biologischen und Computerwissenschaft bleibt für immer die menschliche Seite. Wir, als Tierärzte und Wissenschaftler, haben die Aufgabe des Dechiffrierens dieser neuen Informationen für unsere Kunden, damit sie verstehen, was es für ihre Tiere bedeutet sowie das Vergnügen des Anwendens der neuen Wissenschaft, um geliebte Leben zu retten. Wir bleiben die Übersetzer.