Cómo la investigación de la bioinformática podría afectar a prácticas veterinarias, la salud de los animales del compañero

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Hagámosle frente; podemos ni siquiera continuar con todo el correo electrónico, comunicaciones del cliente, y noticias que destellan en nuestros smartphones mientras que mantienen una carga clínica ocupada. La formación permanente anual nos mantiene apenas a flote el océano de la información veterinaria, y ahora que las información-gracias a los adelantos de aceleración en tecnología y biológico investigación-está viniendo en nosotros cada vez más rápidamente y en más formas.

Consigue peor (que, traduce agradecidamente a un mejor futuro para la veterinaría). La investigación científica está amontonando la información que es tan pequeño en un nivel molecular y tan voluminoso en un nivel digital que no pueden las capacidades analíticas de investigadores, guardar actualmente paso. Y mucho de los datos que son generados viene bajo la forma de “- omics,” los nombres cuyo también están floreciendo como las levaduras.

Éramos aceptables con el genoma. La idea de identificar todos los 20.000 genes estimados de la proteína-codificación que componen un humano (y ahora un caballo, un perro, un gato, y más de 100 otros vertebrados) intrigaba, si un pedazo esotérico. El vínculo entre el genoma y la medicina estaba sobre la comprensión y tratar enfermedades genéticas.

Pero siguiente vino el transcriptome: nucleótido rápidamente de avance que ordena las tecnologías que ahora permiten que los investigadores caractericen el ARN del mensajero de un organismo (mRNA), el mediador en la traducción de DNA a la proteína. Y, naturalmente, el proteome siguió. Tanto como 100 diversas proteínas puede resultar de la traducción de cualquier solo gen. El metabolome humano se comprende de los más de 50.000 pequeños metabilitos moleculares encontrados en el cuerpo humano, y su base de datos en línea contiene más de 100 campos de datos clínicos por entrada del metabilito. Y entonces hay la colección del microbiome-the de microbios en un ambiente dado (por ejemplo, sistema del órgano) y sus genes. Las gracias otra vez a la nueva DNA que ordenaba la tecnología, científicos han descubierto que el 99 por ciento de microbios no se ha cultivado previamente in vitro, llevando al descubrimiento de nuevas familias enteras de microbios y de la capacidad de clasificarlas, las cuentan, e incluso identifican sus funciones únicas dentro del cuerpo.

El resultado de estos grupos de datos rápidamente de extensión es bioinformática: la ciencia de recoger, de almacenar, y de tener sentido de los trillones de los puntos de referencias generados por estos analytics moleculares emergentes. El potencial para el adelanto médico que utiliza la bioinformática es casi inimaginable; los ordenadores tienen la capacidad para encontrar, en el nivel muy más simple, las concordancias entre los diversos “- omes” para ligar eventual un gen, su transcripción, la proteína que codifica, y el proceso metabólico que la proteína cataliza. De un punto de vista médico, esto significa que los investigadores podrán pelar abajo una enfermedad a su patofisiología más básica, llevando a los diagnósticos, a la terapéutica, y a la prevención exactos y personalizados. Unsurprisingly, este campo ahora es el foco primario de la industria farmacéutica.

… Consigue seriamente pequeño-y más voluminoso. Recientemente, los científicos han descubierto esos pedazos minúsculos, noncoding de ARN, RNAs micro (miRNAs), son responsables de regular lo que y cómo los genes son expresados bloqueando la traducción de mRNA a la proteína. Cada miRNA puede regular la expresión de muchos genes, y cada uno de los tipos impares de la célula del cuerpo 200 tiene un perfil único del miRNA.

“Enfermedades, particularmente genético, enfermedades metabólicas, degenerativas, y neoplásticas, cada uno tiene una firma distintiva del miRNA,” dijo a Tom Rosol, DVM, Ph.D., DACVP, profesor anterior de la patología veterinaria en la universidad de universidad estatal de Ohio de la veterinaría y ahora el presidente del departamento de ciencias biomédicas en la universidad de la herencia de la universidad de Ohio de la medicina osteopática. “Como marcadores de diagnóstico, usted puede encontrarlos en sangre, orina, o el tejido, proporcionando la identificación con anticipación del riesgo de la enfermedad. Como terapia, podremos utilizarlos para regular una familia de genes y para cambiar el curso de la enfermedad.”

El Dr. Rosol y sus colegas ordenó y describió recientemente los 475 miRNAs en el nacional gato-ése la derecha, el microRNAome del gato. Muchos de estos miRNAs se conservan entre los gatos y otros mamíferos, tales como seres humanos, aumentando el papel del gato como modelo único de muchas enfermedades humanas. Cerca de 100 de las secuencias, sin embargo, son exclusivos al gato y muchos son específico del tejido. Golpeando ligeramente en este recurso en línea de secuencias, y una mejores función de la comprensión y disfunción de miRNAs, los investigadores futuros podrán mejor predecir la incidencia y la progresión de muchas enfermedades, así como desarrollan eventual nuevas estrategias interventional y preventivas.

La metodología empleada por Rosol y sus colegas es un ejemplo de una “parte inferior encima” del acercamiento a la bioinformática clínica. Creando los catálogos de códigos moleculares, la bioinformática ascendente proporciona recursos para hacer conexiones entre diversos sistemas que lleven eventual a la patofisiología de la enfermedad. Inversamente, un acercamiento “de arriba hacia abajo” comienza con un estado de la enfermedad y busca concordancias en el catálogo de la bioinformática para derivar la causalidad.

Molly McCue, DVM, ms, Ph.D., DACVIM, profesor adjunto de la medicina veterinaria de la población en la universidad de la universidad de Minnesota de la veterinaría, utiliza la bioinformática de arriba hacia abajo para entender enfermedad equina. El Dr. McCue está buscando las fundaciones moleculares de las enfermedades tan complejas como el síndrome metabólico equino (el ccsme) — un desorden endocrino asociado a obesidad, a resistencia a la insulina, y a laminitis en caballos y potros. Los estudios han encontrado el ccsme que se asociará a las características fisiológicas, incluyendo sobrealimentar, toma simple del carbohidrato, y la falta de ejercicio, pero McCue y sus colegas han encontrado que hay un componente hereditario a la susceptibilidad de un caballo a este desorden.

Mientras que la investigación de McCue ha identificado más de 3.000 genes asociados al ccsme, ella está actualmente usando la clase del análisis-uno de la red de “seis grados de cómputo de Kevin Bacon” — ligar este subconjunto del genoma a los metabilitos del suero de los caballos afectados (el metabolome) y de la expresión génica en el músculo y la grasa (el transcriptome) para estrechar la lista de genes sospechados y para aclarar su papel en la enfermedad.

El cáncer canino se estima para afectar a uno en cada tres perros y sigue siendo una de las causas de la muerte principales en animales del compañero a pesar de avances en terapias convencionales. Porque la patofisiología del cáncer se liga a la alteración de la expresión génica celular, a las promesas de la caja de herramientas de la bioinformática de ofrecer penetraciones moleculares incontables en mecanismos, a los diagnósticos, y a las nuevas intervenciones médicas para el cáncer.

En perros, el osteosarcoma (OSA) continúa demandando las vidas del 85 a 90 por ciento de sus pacientes en el plazo de dos años de diagnosis, a pesar de cirugía y quimioterapia agresivas. En el caso de OSA, la mortalidad es más a menudo debido a la enfermedad metastática que al tumor primario. Estudiando el transcriptome de tumores huesudos, los investigadores han encontrado una blanco terapéutica potencial para OSA. Resulta que las células de OSA expresan un receptor, llamó her2/neu, en sus superficies; las células metastáticas expresan el receptor en niveles más altos que las células primarias del tumor.

Mientras que her2/neu no es un conductor fundamental del proceso neoplástico en OSA, para Nicola Mason, Ph.D., BVetMed, de la escuela de la Universidad de Pensilvania de la veterinaría, proporciona una blanco para la terapia inmune-mediada. El Dr. Mason ha creado una vacuna recombinante altamente atenuada de los monocytogenes de la listeriosis, que prepara y amplía la inmunorespuesta al receptor de her2/neu, dando por resultado la destrucción de las células del receptor-transporte OSA. En una fase ensayo clínico de la nueva vacuna, el intervalo sano malo era más de 18 meses en perros tratados, y la supervivencia total en tres años era el 56 por ciento-uno de mejora significativa sobre resultados históricos del tratamiento de OSA.

Mientras que cada uno de estos casos describe un acercamiento actual a ejecutar de la bioinformática para el adelanto de la veterinaría, no hay duda que sigue habiendo los descubrimientos más importantes a venir de la bioinformática ser observado. Generación de datos en “- los campos del omics” está pasando nuestra capacidad de tener sentido de las redes de desarrollo de conexiones biológicas, y la experiencia analítica específica está en la escasez.

“Si no tuviéramos un bioinformatician en nuestro lado en el proceso para analizar y para interpretar estos datos, nunca habría sucedido,” Rosol dijo, con respecto a la descripción del miRNAome del gato. “Usted lo toma para dado que alguien está disponible ayudarle con el análisis, y ése no está correcto. Ahora entiendo la profundidad del problema.”

Un proyecto futuro-enfocado dirigido entendiendo el cáncer canino es el estudio del curso de la vida del golden retriever del Morris Animal Foundation. Este estudio longitudinal, iniciado en 2012, comenzó con más de 3.000 perros perdigueros de oro, sus dueños, y sus veterinarios, que registran pacientemente las páginas de la información sobre la nutrición, el historial médico, y las exposiciones ambientales (espérelo… el exposome) de sus perros en sus vidas. Cada año, los perros visitan a su veterinario y donan sangre, la orina, las heces, el pelo, y las uñas del pie a un crecimiento biorepository. Estas muestras serán utilizadas para generar la bioinformática, que serán emparejados únicamente con alimenticio, forma de vida, y los datos ambientales de la exposición, con el objetivo de identificar los factores de riesgo para el cáncer en perros. Actualmente en su quinto año, este estudio de 14 años confía en el hecho de que las nuevos tecnologías y descubrimientos bioinformatic potentes serán desarrollados durante el curso del estudio, y el analytics de cómputo empleará estas redes extensas para crear la nueva comprensión, diagnósticos, y tratamientos contra el cáncer caninos.

Los estudios descritos arriba están siendo emprendidos por los investigadores veterinarios, financiados todo por Morris Animal Foundation, cuya pasión es mejorar la salud de los animales y el bienestar. Detrás de la chapa impasible de avances en ciencia biológica y de cómputo sigue habiendo para siempre el elemento humano. , Como veterinarios y los científicos, tenemos la tarea de descifrar esta nueva información para nuestros clientes de modo que entiendan lo que significa para sus animales, así como el placer de aplicar nueva ciencia para ahorrar vidas queridas. Seguimos siendo los traductores.