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     时间:2021-04-08 12:05:14  来源:

    水稻基因组。葡萄基因组。原始的人类基因组计划。顾名思义,邦妮·赫维兹(Bonnie Hurwitz)可能在从​​事工业计算生物学的12年中就从事此工作,她结合了对基因组学和计算机编程的热爱。

    生物系统工程助理教授兼BIO5研究所研究员Hurwitz于2008年来到亚利桑那大学攻读博士学位。在生态学和进化生物学中。她仅用了四年就完成了该程序,并且在程序中间生了一个孩子。她的女儿在赫尔维茨(Hurwitz)的补考之后八小时出生,作为UA教职人员,对母亲的研究产生了影响。

    赫维茨说:“我对控制生命如何运作的微生物的复杂途径很感兴趣。”“微生物与我们共生,并形成一种微生物超生物,可阻止病原体通过我们的皮肤进入我们的系统。”

    赫尔维茨还担任过UA研究计算管理委员会的主席,并教授生物系统工程中的遗传学,统计学和计算生物学的跨学科课程,从事宏基因组学研究,或对样品中整个微生物群落进行测序。像人类一样,微生物也不是在真空中运作:他们受到他们的同伴微生物社区和生活环境的影响。

    当医生擦拭患者的感染时,拭子中包含感染的细菌,但也混入了一些人类DNA和其他生物。通过称为“全基因组shot弹枪测序”的过程,Hurwitz等科学家对细菌进行了测序。整个样本,以了解生物群落如何协同工作。例如,有时病毒可以完全重新设计细菌的作用。

    赫尔维茨说:“当它们这样做时,它们可以改变细菌宿主的功能,进而影响环境或人体中的生物过程。”“这些微观生物在我们的生活中起着许多人不欣赏的重要作用。”

    当然,在出现问题之前,我们不会感谢他们。当赫维兹(Hurwitz)首次在UA担任研究职务时,她的女儿患上了对抗生素无反应的慢性耳部感染。

    为了寻找答案,赫维兹决定自己擦拭女儿的耳朵,然后将样品送去测序。原因是土壤细菌对抗生素不敏感,也不在培养皿中生长,因此临床微生物实验室无法检测到。解决方案不是抗生素;较小的手术即可解决问题。

    识别形式和功能

    她女儿的案子比较简单。在Hurwitz实验室中,研究人员经常与受到非典型病原体影响的免疫功能低下的患者合作-这些病原体不会在培养皿中生长。检查这些病原体的唯一方法是对它们的DNA进行测序,然后将数据与已知微生物的存储库进行比较,有时会为全新的微生物创建序列。

    即使进行这些比较,基因组序列的相似性也并不总是等同于临床意义。例如,大肠杆菌和志贺氏菌的基因组几乎相同,但志贺氏菌基因组的微小差异意味着它会引起痢疾。其他微生物(例如沙门氏菌)是健康肠道的正常部分,但是当它们变得过多时,便会与大肠癌相关。

    赫维茨说:“我们不仅关心那里的人,而且关心多少,以及如何将这些微生物一起纺成复杂的群落。”“为什么某些生物彼此共存?考虑到对人类健康或环境的不同影响,这种变化如何发生?以及我们如何获取这些信息并将其放入对人类有用的东西中?

    这就是为什么Hurwitz和药理学研究助理教授George Watts致力于全基因组shot弹枪测序的原因。通过检查整个微生物群落的功能组成,科学家可以确定一个人最合适的治疗方法,这可能会转化为具有足够相似微生物群落的其他人。

    “ Hurwitz博士对病毒宏基因组学领域的发展抱有远见,” Hurwitz在研究生院遇到的生物系统工程助理教授Jana U“ Ren说。“她在大数据分析方面的专业知识使看似不可能的分析成为可能,而且她一直在努力突破极限。”

    Hurwitz比较谦虚,将流程与亚马逊的“经常一起购买”功能进行了比较。

    “嘿,您有这个特殊的微生物群落。像您这样的其他人已经服用了这种抗生素并获得了成功,或者像您这样的其他人已经转向了其他严重的干预措施,例如手术。”她说。

    在宏基因组学研究中,Hurwitz与细胞和分子医学教授Thomas Doetschman博士一起研究结肠癌,与UA血管外科负责人We Zhou博士一起研究糖尿病足溃疡,并与医学院的Valentine N. Nfonsam博士一起工作。大肠癌外科。她的实验室还领导了其他几个涉及网络基础设施和排序算法的项目。

    副教授约翰·哈特曼(John Hartman)说:“她不仅是顶尖的宏基因组学研究人员之一,而且她看到了计算和计算思维可以为宏基因组学带来的好处,并且她拥有计算机科学的专业知识,可以将这两个学科结合在一起。”曾与赫维兹(Hurwitz)分享了数笔赠款的理学院。

    她的基因组研究的最终目标是使医生能够对患者的样本进行测序,以提供快速的诊断和治疗计划。

    “我所做的研究并不深奥。Hurwitz说。“我们正在努力使下一代测序技术脱离研究领域,并付诸实践。”

     

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