Tölur, líffræði og flokkun fólks eftir iðrabakteríum

Þegar maður horfir á náttúrulífsmyndir er afar sjaldgæft að sjá tölur, hvað þá jöfnur eða algríma, fleygboga og líkindadreifingar. Engu að síður er hægt að lýsa flestu í náttúrunni með tölum, jöfnum og ójöfnum.

• Sveiflur í mývarginum við Mývatn má lýsa með nokkrum einföldum jöfnum. 
• Stofnstærð og nýliðun þorskstofnsins er lýst með tölum og jöfnuhneppum.
• Áhrif stökkbreytinga á sjúkdóma og heilbrigði má greina með tölfræði á stórum gagnasettum.

Tölfræði og töluleg líffræði (computational biology) eru í grunninn gömul fög, en framfarir bæði í tölvunarfræði og sameindalíffræði hafa ýtt undir byltingu í þessum fræðum. Nokkur ný fög hafa orðið til eða tekið stórstígum breytingum, svo sem erfðamengjafræði, lífupplýsingafræði, prótínmengjafræði, kerfislíffræði, og einnig fornfræg fög eins og sameinaþróun og stofnerfðafræði. Það veltur dálítið á því hvaðan fólk kemur, hvað það kýs að nefna sitt fag, en flest af þessu má skilgreina sem tölulega líffræði.

Á næstunni verða tveir viðburðir á þessu sviði hérlendis. Í lok mánaðar mun Martin Sigurðsson verja doktorsritgerð sína frá Læknadeild. Hann vann verkefni sem kallast Lífupplýsingafræðileg og sameindalíffræðileg greining á eiginleikum DNA-metýlunar í erfðamengi mannsins. Úr ágripi.

Utangenaerfðir (epigenetics) fjalla um utangenamerki, upplýsingar tengdar erfðaefninu, sem erfast við frumuskiptingu án þess að vera hluti af DNA röðinni sjálfri. Metýlun á DNA er mest rannsakaða utangenamerkið. Breytingar á DNA-metýlun eru hluti af meingerð margra algengra sjúkdóma, þar á meðal krabbameins. Markmið doktorsverkefnisins var að beita lífupplýsinga- og líffræðilegum aðferðum til að auka skilning á dreifingu og hlutverki DNA-metýlunar í erfðamengi mannsins.

Í byrjun ágúst (þann 12) verður málþing um tölulega líffræði (Computational Analysis of Complex Biological Systems) á vegum HÍ og Íslenskrar Erfðagreiningar. Nokkrir erlendir fyrirlesarar mæta til leiks en einnig mun einvalalið ÍE og kerfislíffræðiseturs kynna sínar rannsóknir. Fulla dagskrá má sjá í meðfylgjandi skjali.

Ég mæli sérstaklega með erindi Peer Bork, sem hefur m.a. rannsakað bakteríuflóru í iðrum fólks með því að raðgreina DNA í stórum stíl (svokallað víðerfðamengi e. metagenome). Þrátt fyrir mikinn fjölbreytileika í tegundum og samsetningu má flokka fólk í þrjár megin gerðir út frá bakteríuflóru í iðrum. Athyglisvert er að ein bakteríutegund dugir ekki til að flokka fólkið. Það þarf að skoða allar tegundirnar - það er bakteríusamfélagið sem skiptir máli ekki stakar tegundir. Bork og samstarfsmenn mæltu sérstaklega með því að skoða erfðamengi bakteríanna, þ.e. hvaða gen og ensím virkni er til staðar, sem gæti sýnt fylgni við aldur, þyngd og mögulega heilbrigði.

Úr ágripi greinar þeirra í Nature frá í apríl (Enterotypes of the human gut microbiome PDF er aðgengilegt á síðu Peers Bork).

The enterotypes are mostly driven by species composition, but abundant molecular functions are not necessarily provided by abundant species, highlighting the importance of a functional analysis to understand microbial communities. Although individual host properties such as body mass index, age, or gender cannot explain the observed enterotypes, data-driven marker genes or functional modules can be identified for each of these host properties. For example, twelve genes significantly correlate with age and three functional modules with the body mass index, hinting at a diagnostic potential of microbial markers.

Þar sem nýaldar og gervivísindin tileinka sér alltaf frasa og flott orð fagmanna, má reikna með að eftir nokkur ár verði komnar vörur í Heilsuhúsið sem eru i) sniðnar eru að Iðragerð (e. enterotype) einstaklingsins, eða ii) ætlað að breyta Iðragerðinni til hins betra.

Skrár tengdar þessari bloggfærslu:

• compbiosymp2011-2.pdf