You are here

    • You are here:
    • Home > New database measures gene activity in bacteria and their human hosts

New database measures gene activity in bacteria and their human hosts

NewsNEWS

06
Nov
Fri, 06/11/2020 - 09:45

New database measures gene activity in bacteria and their human hosts

Researchers and clinicians can use the database to further the development of new types of antibiotics.

EN ESPAÑOL | EN CATALÀ

A free-to-use database can help researchers and clinical experts to quickly detect the defensive genes that are triggered or evaded by multiple types of disease-causing bacteria, furthering the development of new types of antibiotics.

The database, called DualSeqDB, can also be used to detect whether different types of bacteria use similar genes to infect humans and other mammals, highlighting promising therapeutic targets for the development of new antibiotics. It is described in a new research paper published in the journal Nucleic Acids Research.

“Pneumonia, tuberculosis and other curable diseases caused by bacteria are still a major problem today, and although many of these are easily treated using antibiotics where they are available, the bacteria continue to evolve and some are becoming increasingly resistant to our antibiotic repertoire”, says Benjamin Lang, postdoctoral researcher at the Centre for Genomic Regulation (CRG) and one of the creators of the database.

According to the authors, scientists and clinical experts can use the database to identify promising new drug targets by comparing how infection processes work across unrelated bacterial species. Researchers can also add their own datasets to DualSeqDB so that they can be more easily accessed and used by other researchers around the world.

“The public health implications of running out of antibiotic treatment options are severe, especially as multi-resistant strains of common pathogens are appearing in clinics worldwide,” says Dr. Lang. “Studying gene activity during infection processes using sequencing is one of the most highly cost-effective methods of discovering new drug targets.”

DualSeqDB was created by identifying and combining previously existing datasets. Using a well-defined pipeline, the teams standardized the gene expression data from different sources so that it was directly comparable.

“To our knowledge, we have created the first database that contains information about how pathogens and their natural hosts simultaneously change their gene expression during infection", says Javier Macho Rendón, predoctoral researcher at the Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

During infection, pathogens trigger the expression of unique genes that help them replicate within a host and ensure their survival. In turn, the host activates complex mechanisms to recognize and kill pathogens.

Researchers can track this arms race during the infection process using sequencing data from RNA transcripts simultaneously gathered from both bacteria and host. This ‘dual RNA-seq’ allows researchers to identify new traits at a molecular level that would otherwise remain undetected.

DualSeqDB was created by Gian Tartaglia and Benjamin Lang at the Centre for Genomic Regulation (CRG) and Javier Macho Rendón, Marc Ramos Llorens and Marc Torrent at the Universitat Autonoma de Barcelona (UAB).

“Given the current momentum of sequencing technologies in research and clinics, we expect that our database will grow continuously and become a comprehensive repository that will help us in the fight against infectious diseases,” concludes Dr. Marc Torrent, Associate Professor at the Department of Biochemistry and Molecular Biology at the UAB.

ABOUT THE CRG

The Centre for Genomic Regulation (CRG) is an international biomedical research institute of excellence, based in Barcelona. The mission of the CRG is to discover and advance knowledge for the benefit of society, public health and economic prosperity. Its interdisciplinary scientific team (over 400 scientists) is focused on understanding the complexity of life from the genome to the cell to a whole organism and its interaction with the environment. The CRG is part of The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST) and it is a CERCA centre from the Government of Catalonia.


EN ESPAÑOL

Un equipo científico crea una base de datos para medir la actividad genética de las bacterias en humanos

Una nueva base de datos de acceso abierto puede ayudar a la comunidad investigadora a detectar rápidamente cuales son los genes defensivos que se activan o se reprimen durante la infección bacteriana y puede impulsar el desarrollo de nuevos tipos de antibióticos.

La base de datos DualSeqDB permite detectar si diferentes tipos de bacterias utilizan los mismos genes para infectar a humanos y otros mamíferos, lo que se podría aplicar en la identificación de dianas terapéuticas para el desarrollo de nuevos antibióticos. Esta tecnología se presenta en un nuevo artículo publicado en la revista Nucleic Acids Research.

“La neumonía, la tuberculosis y otras enfermedades curables causadas por las bacterias siguen siendo un problema importante, y aunque muchas de ellas se tratan fácilmente con antibióticos, las bacterias continúan evolucionando y algunas se están volviendo cada vez más resistentes a nuestro arsenal de antibióticos”, dice Benjamin Lang, investigador postdoctoral del Centro de Regulación Genómica (CRG) y uno de los creadores de la base de datos.

Según los autores, la comunidad científica y la comunidad de especialidad clínica pueden utilizar esta base de datos para identificar nuevos objetivos farmacológicos comparando cómo funcionan los procesos de infección en especies bacterianas no relacionadas. La comunidad científica también pueden añadir sus propios datos experimentales a DualSeqDB para que otras personas puedan acceder a ellos y utilizarlos más fácilmente.

"Las implicaciones para la salud pública que supone quedarse sin opciones de tratamiento con antibióticos son graves, especialmente porque están apareciendo cepas multirresistentes de patógenos comunes en hospitales de todo el mundo", dice el Dr. Lang. "Aplicar el análisis de secuenciación masiva en el estudio de la actividad genética durante la infección es uno de los métodos más accesibles para descubrir nuevos tratamientos".

DualSeqDB se creó identificando y combinando conjuntos de datos ya existentes. Utilizando un sistema de herramientas computacionales bien definidas, el equipo investigador estandarizó los datos de expresión génica de diferentes fuentes para que fueran directamente comparables.

“Creemos haber creado la primera base de datos que contiene información sobre cómo los patógenos y sus huéspedes naturales cambian simultáneamente su expresión génica durante el proceso de infección”, dice Javier Macho Rendón, investigador predoctoral de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

Cuando un patógeno infecta a un huésped se desencadena la expresión de genes específica que ayuda al patógeno a replicarse y asegurar su supervivencia. A su vez, el huésped activa mecanismos complejos para reconocer y eliminar los patógenos.

La comunidad investigadora puede seguir esta carrera armamentística durante el proceso de infección utilizando datos de secuenciación masiva de ARN, que son recopilados de forma simultánea, tanto de las bacterias como del huésped. Esta secuenciación dual permite a la comunidad científica identificar nuevos rasgos a nivel molecular que no serían detectados de otro modo.

DualSeqDB fue creado por Gian Tartaglia y Benjamin Lang en el Centro de Regulación Genómica (CRG) y Javier Macho Rendón, Marc Ramos Llorens y Marc Torrent en la Universitat Autónoma de Barcelona (UAB).

“Dado el impulso actual de las tecnologías de secuenciación en la investigación y la práctica clínica, esperamos que nuestra base de datos crezca y se convierta en un repositorio integral que nos ayude en la lucha contra las enfermedades infecciosas”, concluye el Dr. Marc Torrent, profesor agregado del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular en la UAB.

SOBRE EL CRG

El Centro de Regulación Genómica (CRG) es un centro internacional de investigación biomédica de excelencia, ubicado en Barcelona. Su misión es descubrir y promover el conocimiento en beneficio de la sociedad, la salud pública y la prosperidad económica. Su equipo científico interdisciplinar (de más de 400 miembros) está centrado en comprender la complejidad de la vida, desde el genoma hasta la célula y un organismo completo, y su interacción con el entorno. El CRG forma parte de Centre for Genomic Regulation (CRG) y es un centro CERCA de la Generalitat de Catalunya.

EN CATALÀ

Un equip científic crea una base de dades per mesurar l’activitat genètica dels bacteris en humans

Una nova base de dades d’accés obert pot ajudar a la comunitat investigadora a detectar ràpidament quins són els gens defensius que s’activen o es reprimeixen durant la infecció bacteriana i pot impulsar el desenvolupament de nous tipus d’antibiòtics.

La base de dades DualSeqDB permet detectar si diferents tipus de bacteris utilitzen els mateixos gens per infectar a humans i d’altres mamífers, el que es podria aplicar en la identificació de dianes terapèutiques per al desenvolupament de nous tipus d’antibiòtics. Aquesta tecnologia es presenta en un nou article publicat a la revista Nucleic Acids Research.

“La pneumònia, la tuberculosi i d’altres malalties curables causades pels bacteris continuen essent un problema important i, tot i que moltes d’elles es tracten fàcilment amb antibiòtics, els bacteris continuen evolucionant i alguns s’estan tornant cada cop més resistents al nostre arsenal d’antibiòtics”, diu Benjamin Lang, investigador postdoctoral del Centre de Regulació Genòmica (CRG) i un dels creadors de la base de dades.

Segons els autors, la comunitat científica i la comunitat d’expertesa clínica poden emprar aquesta base de dades per identificar nous objectius farmacològics comparant com funcionen els processos d’infecció en espècies bacterianes no relacionades. La comunitat científica també pot afegir les seves pròpies dades experimentals a DualSeqDB per a què d’altres puguin accedir-hi i emprar-les més fàcilment.

“Les implicacions per a la salut pública que suposa quedar-se sense opcions de tractament amb antibiòtics són greus, especialment perquè estan apareixent soques multiresistents de patògens comuns en hospitals de tot el món”, diu el Dr. Lang. “Aplicar l’anàlisi de seqüenciació massiva en l’estudi de l’activitat genètica durant la infecció és un dels mètodes més accessibles per a descobrir nous tractaments”.

DualSeqDB es creà identificant i combinant conjunts de dades ja existents. Utilitzant un sistema d’eines computacionals ben definides, l’equip investigador estandarditzà les dades d’expressió gènica de diferents fonts per a què fossin directament accessibles.

“Creiem que hem creat la primera base de dades que conté informació sobre com els patògens i els seus hostes naturals canvien simultàniament la seva expressió gènica durant el procés d’infecció”, diu Javier Macho Rendón, investigador predoctoral de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB).

Quan un patogen infecta un hoste, es desencadena l’expressió de gens específica que ajuda el patogen a replicar-se i assegurar la seva supervivència. Alhora, l’hoste activa mecanismes complexos de reconèixer i eliminar els patògens.

La comunitat investigadora pot seguir aquesta carrera armamentista durant el procés d’infecció utilitzant dades de seqüenciació massiva d’ARN, que són recopilats de manera simultània, tant dels bacteris com de l’hoste. Aquesta seqüenciació dual permet a la comunitat científica identificar nous trets a nivell molecular que no serien detectats d’una altra manera.

DualSeqDB fou creat per en Gian Tartaglia i en Benjamin Lang, al Centre de Regulació Genòmica (CRG), i en Javier Macho Rendón, Marc Ramon Llorens i Marc Torrent a la Universitat Autónoma de Barcelona (UAB).

“Donat l’impuls actual de les tecnologies de seqüenciació en la recerca i la pràctica clínica, esperem que la nostra base de dades creixi i es converteixi en un repositori integral que ens ajudi en la lliuta contra les malalties infeccioses”, conclou el Dr. Marc Torrent, professor agregat del Departament de Bioquímica i Biologia Molecular a la UAB.

SOBRE EL CRG

El Centre de Regulació Genòmica (CRG) és un institut internacional de recerca biomèdica d’excel·lència, ubicat a Barcelona. La seva missió és descobrir i promoure el coneixement en benefici de la societat, la salut pública i la prosperitat econòmica. El seu equip científic interdisciplinari (de més de 400 membres) se centra en comprendre la complexitat de la vida, des del genoma fins a la cèl·lula i un organisme complet, i la seva interacció amb l’entorn. El CRG forma part de The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST) i és un centre CERCA de la Generalitat de Catalunya.