Narzędzia bioinformatyczne otwierają drogę do świata wirusów
Narzędzia bioinformatyczne są wykorzystywane przez naukowców do porównywania, analizowania i interpretowania danych genetycznych i genomicznych. Finansowany ze środków UE projekt VIROINF powstał z myślą o zapewnieniu lepszej integracji takich narzędzi z eksperymentalnymi badaniami nad wirusami. „Zrozumienie interakcji wirus-gospodarz jest obszarem o kluczowym znaczeniu dla wirusologii, ale brakowało praktycznych, przydatnych narzędzi do tego celu” — wyjaśnia koordynatorka projektu VIROINF Manja Marz z Uniwersytetu Friedricha Schillera w Jenie w Niemczech. „Skupienie się na tym zagadnieniu może ulepszyć naszą zdolność badania i przewidywania ewolucji i interakcji wirusów. Wypełniając lukę między badaniami teoretycznymi a praktycznymi, eksperymentalnymi zastosowaniami, możemy poprawić nasze ogólne zrozumienie dynamiki wirusów i poprawić wyniki naukowe”.
Modelowanie interakcji wirus-gospodarz oraz ewolucji wirusów
Sercem projektu VIROINF, który był wspierany przez program działania „Maria Skłodowska-Curie”, było modelowanie interakcji wirus-gospodarz i ewolucji wirusów w gospodarzach. Obejmowało to zarówno teorię, jak i badania eksperymentalne, z udziałem naukowców na początku kariery (ESR) pracujących nad konkretnymi celami w tych obszarach. „Praca ta przyniosła ważne rezultaty, szczególnie w zakresie modelowania interakcji wirus-gospodarz i rozwijania narzędzi bioinformatycznych” — tłumaczy Marz. „Na przykład poczyniono znaczne postępy w opracowywaniu narzędzi, które pomogą nam zrozumieć dynamikę wirus-gospodarz”. Naukowcy na początku kariery wnieśli znaczący wkład poprzez generowanie zestawów danych sekwencjonowania jelit pszczół miodnych, projektowanie algorytmu uczenia maszynowego w celu usprawnienia odzyskiwania genomu wirusa oraz stosowanie narzędzi poprawiających dokładność identyfikacji wirusa. Metoda znakowania wirusów w środowiskach beztlenowych została również wykorzystana do skutecznej identyfikacji par fag-gospodarz związanych z chorobami. Inny rozpoczynający swoją karierę badacz opracował narzędzie do wyodrębniania cech białek wirusowych istotnych dla powiązania z gospodarzem. „Dzięki tym wspólnym wysiłkom odkryto białka wirusowe, które mają kluczowe znaczenie dla swoistości względem gospodarza, co poprawiło nasze pojmowanie relacji wirus-gospodarz” — mówi Marz. Projekt przyczynił się również do lepszego zrozumienia ewolucji wirusów. Zastosowano nowe narzędzia bioinformatyczne, aby uzyskać cenny wgląd w biologię fagów i skuteczność infekcji wirusowych. „Te połączone wysiłki w zakresie bioinformatyki, walidacji eksperymentalnej i badań terapeutycznych mogą mieć istotne implikacje zarówno dla badań akademickich, jak i praktycznych zastosowań w terapii wirusowej” — zauważa Marz.
Wykwalifikowani pracownicy w dziedzinie bioinformatyki i wirusologii
Element szkoleniowy projektu VIROINF był kluczowym elementem w przygotowaniu wykwalifikowanych pracowników zarówno w dziedzinie bioinformatyki, jak i wirusologii. „Ten komponent zapewnił naukowcom na początku kariery niezbędną wiedzę specjalistyczną, aby skutecznie przyczynić się do realizacji celów badawczych” — dodaje Marz. „Rozwinięto praktyczne umiejętności modelowania interakcji wirus-gospodarz i ewolucji wirusów, a także stworzono społeczność badawczą opartą na współpracy”. Dzięki temu szkoleniu początkujący badacze mogli również wymieniać się pomysłami z różnych dziedzin. Marz uważa, że będzie to miało kluczowe znaczenie dla przyszłych sukcesów w tej dziedzinie. „Intensywne dyskusje na różnych spotkaniach podkreśliły znaczenie tego podejścia opartego na współpracy” — dodaje.
Skuteczne badania nad interakcjami wirus-gospodarz
Kolejne etapy projektu VIROINF obejmują rozwój nowych narzędzi bioinformatycznych i modeli interakcji wirus-gospodarz. Zespół projektowy ma nadzieję, że ostatecznie uda się zintegrować te strategie z zastosowaniami laboratoryjnymi i rynkowymi, poprzez dalsze udoskonalanie narzędzi i modeli do praktycznego wykorzystania w badaniach nad wirusami. „Społeczność badaczy zaangażowanych w projekt będzie również kontynuować współpracę, gwarantując, że wymiana wiedzy będzie kontynuowana w najlepsze” — zauważa Marz. Oczekuje się, że w dłuższej perspektywie prace te doprowadzą do ustanowienia zintegrowanych ram, w których bioinformatyka i wirusologia eksperymentalna będą ściślej powiązane. „Będzie to miało fundamentalne znaczenie dla przyszłych badań nad wirusami, co poprawi nasze zrozumienie ewolucji i zachowania wirusów” — mówi Marz.
Słowa kluczowe
VIROINF, bioinformatyka, wirusy, diagnostyka, wirusologia, biologia
