《英国科学家开发出人工智能软件HRMAn,可高效分析病原菌感染宿主的显微图像》

  • 来源专题:中国科学院文献情报生命健康领域集成服务门户
  • 编译者: 江洪波
  • 发布时间:2019-07-21
  • 6月3日,英国克里克研究所的科学家开发出基于开源神经网络的人工智能软件HRMAn,可用于高通量的图像识别和信息挖掘,从而分析宿主与病原菌之间的反应。研究人员表示,HRMAn不仅能够同时识别病原体和宿主多种视觉特征并检测图像中的模式,还能识别病原体的杀灭、复制和各种细胞防御过程等。该款智能软件将帮助研究人员高效处理和解释图像数据,加速研究进展。

  • 原文来源:;http://infect.cmt.com.cn/detail/1380946.html
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  • 《英科学家开发可6小时识别病原菌的纳米孔宏基因组学方案》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2019-07-22
    • 近日,英国东安格利亚大学的Justin O'Grady博士和Earlham研究所的科学家成功开发了一种宏基因组学检测的研究方法。该优化后的研究方案针对细菌性下呼吸道感染,可从临床呼吸道样本中去除高达99.99%的宿主核酸,并利用纳米孔测序的实时检测在6小时内准确识别病原体和抗生素抗性基因。《Nature Biotechnology》杂志7月以封面文章的形式刊登了该项研究。 细菌性下呼吸道感染的威胁和宏基因组学挑战 每年全世界约有300万人死于肺炎等下呼吸道感染。目前,细菌性下呼吸道感染(LRIs)临床诊断的金标准主要依赖采集患者样本进行细菌培养,但其周期慢且敏感性差。在此期间,患者通常被给予广谱抗生素治疗。而过量使用广谱抗生素也是驱动抗微生物药物耐药性发展的主要因素之一。 临床宏基因组学测序研究是一种是从单个样本中获得的多种生物的基因组分析。相对于细菌培养,宏基因组测序可以更快地鉴定细菌性下呼吸道感染病原体。在呼吸道样本中存在大量人DNA,需要使用特定方法去除,因此跟它打交道非常困难。该研究克服了一些迄今为止阻碍临床宏基因组学广泛应用的障碍,包括从患者提供的样品中快速有效地去除人DNA的方法步骤,只留下病原体DNA用于测序。 实时的纳米孔宏基因组测序6小时内准确鉴定病原菌 Justin O'Grady博士团队开发的是一种用于能够细菌性下呼吸道感染研究的宏基因组学方法,该方法同时兼备了使用皂苷(saponin)进行有效宿主DNA移除和实时的纳米孔测序检测的特点。该方法首先对来自疑似下呼吸道感染患者的40个样本进行了可行性研究。在对方法进行优化改进和优化后,对另外41个呼吸道样本进行测试。 研究人员使用便携式MinION测序装置来促进实时测序、数据生成和分析,并将样品到结果的时间缩短至6小时。该测序装置的便携性意味着它可以更靠近患者使用,减少了将样品送到中心实验室所花费的时间。 与培养法相比,优化的方法对病原体检测的敏感性为96.6%,特异性为41.7%,可以准确检测抗生素抗性基因。在确认定量PCR和pathobiont特异性基因分析后,特异性和灵敏度增加至100%。这表明纳米孔宏基因组学可以在细菌性下呼吸道感染研究中快速准确地鉴定病原菌,并可能助力减少广谱抗生素的使用。 结语 “临床宏基因组学具有革命感染性疾病诊断的前景。我们的研究描述了首个快速、经济且准确的临床宏基因组测试,并容易能够很快的常规应用在临床场景中。“ Quadram研究所的课题领头人、东英吉利大学副教授 O’Grady博士表示。 该项目的另外一名负责人Richard Leggett博士说:“纳米孔测序是一种在临床诊断中极具吸引力的技术,这项工作仅仅是我们尝试使用该技术的众多场景之一。“ 目前该实验方案正在一项更大型的多站点临床试验中进行评估,以评价其在医院获得性肺炎的诊断研究方面的表现。
  • 《PNAS:科学家有望开发出治疗艰难梭菌感染的新型药物疗法》

    • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2020-01-10
    • 近日,一项刊登在国际杂志Proceedings of the National Academy of Sciences上的研究报告中,来自纽约市立大学等机构的科学家们通过研究或有望帮助开发治疗艰难梭菌(clostridium difficile)感染的新药,艰难梭菌会引发腹泻、恶心、内出血和潜在死亡,其对公众健康会带来严重威胁,每年在美国这种细菌都会感染大约50万人,而且会造成1.5万人死亡。 如今,抗生素的过度使用越来越多地将病人置于医疗设施中,这样就会使其面临感染艰难梭菌的风险,同时也是使得某些菌株更加难以治疗;这项研究中,研究人员发现,艰难梭菌所释放的一种毒素或能帮助他们开发新型药物来阻断这种毒素的功能,同时也能有效抑制细菌进入人类细胞引发感染。 研究者Amedee de Georges博士表示,最危险的艰难梭菌会释放一种二元毒素(binary toxin),其能与细胞结合并产生一种成孔通道,从而使得细菌毒素能够直接进入细胞内部引发损伤;文章中,研究人员结合了多种生物物理学成像技术对细菌所产生的二元毒素进行成像和特征 分析,同时还能锁定这些毒素的位置,相关信息就能帮助研究人员开发新型药物来有效预防艰难梭菌的感染。 研究人员将低温电子显微镜技术、X射线晶体学技术、核磁共振技术和小角X射线散射技术相结合,观察并鉴别出了艰难梭菌所释放的毒素的结构和作用机制,研究者认为,艰难梭菌释放的毒素是一种二元毒素,即其需要两种组分才能发挥作用;同时这种二元毒素还会采用类似于炭疽毒素进入细胞的方式来进入宿主细胞,以此为研究起点,研究人员或有望阐明艰难梭菌与炭疽杆菌的差异。如今研究人员发现了两种相似但却不同形式的艰难梭菌毒素,其中一种能形成成孔通道,而另外一种则会形成一种看不见的通道,这或许就能为研究人员提供线索来设法抑制通道的形成并阻断细菌进入到宿主细胞内。 如今研究人员在艰难梭菌毒素结构域中鉴别出了一种新型的钙结合位点,此前他们并未在任何其它类似的毒素中发现过这种类型的结构结合,这就表明,这种新型的钙结合位点或在调节艰难梭菌进入细胞的过程中扮演着关键角色,后期研究人员还将继续深入研究开发抵御艰难梭菌感染的新型药物或疗法。