Новое ПО открывает путь к поиску бактериофагов для контроля бактерий

Новая программа биоинформатики из Университета Флиндерс прокладывает путь к быстрому расширению исследований бактериофагов — вирусов, играющих ключевую роль в контроле бактерий.

Специалисты Колледжа науки и инженерии Университета Флиндерс выпустили вычислительный инструмент для исследователей по всему миру, позволяющий находить бактериофаги с помощью более точного секвенирования генома.

Новый вычислительный инструмент "Phables" может идентифицировать и характеризовать на 49% больше полных геномов фагов по сравнению с существующими инструментами идентификации вирусов, согласно новой статье в Bioinformatics.

Исследования по выделению и использованию бактериофагов открывают путь к прогрессу в зарождающейся области "фаговой терапии" — более естественном способе нацеливания на специфические бактерии, которые представляют постоянный риск для пациентов с ослабленным иммунитетом, детей, пожилых людей, а также для "супербактерий", устойчивых к обычным антибиотикам.

Устойчивость к противомикробным препаратам (AMR) — это серьёзный глобальный риск, когда антибиотики широкого спектра перестают действовать на "супербактерии", возникающие в результате множественных генетических изменений обычных бактерий. ВОЗ предупреждает, что AMR является одной из главных угроз общественному здоровью человечества в XXI веке и была связана со смертью почти 5 миллионов человек в 2019 году.

"Понимание фагов необходимо, потому что они могут влиять на всё — от здоровья экосистем до лечения бактериальных инфекций у людей", — говорит научный сотрудник Университета Флиндерс доктор Виджини Маллаваараччи из лаборатории FAME.

"Традиционные методы изучения фагов из данных экологического секвенирования были ограничены и часто не позволяли полностью захватить полную генетическую информацию фагов. Эта неполная картина была препятствием для полного понимания их ролей и воздействия".

Директор лаборатории FAME профессор Роберт Эдвардс, соавтор последней статьи, говорит, что ПО Phables может вычислительно реконструировать генетическое содержание фагов из данных экологического секвенирования.

"Это знаменует собой крупный прорыв в фаговой биоинформатике, позволяя нам вычислительно реконструировать полные геномы фагов", — говорит профессор Эдвардс. "Это облегчит открытие новых фагов и позволит их лабораторное выделение, что приведёт к прогрессу в медицинском лечении, управлении окружающей средой и более глубокому пониманию микробной жизни".

Phables использует новый, более эффективный подход для сборки генетической информации фагов. Тесты на различных наборах данных показывают, что новый инструмент может идентифицировать больше полных контиговых геномов фагов, чем существующие современные программные инструменты.

Phables имеет почти 9000 загрузок в различных репозиториях ПО. Инструмент был представлен на Ежегодном национальном собрании Австралийского общества микробиологии 2023 и Конференции Австралийского общества биоинформатики и вычислительной биологии 2023.

В следующем году исследовательская группа Университета Флиндерс планирует использовать инструмент Phables для открытия новых фагов и потенциального применения этих выделенных фагов в терапии, включая новые варианты лечения для людей с такими состояниями, как кистозный фиброз и воспалительное заболевание кишечника.