Každý z nás má v těle či na těle až 30 bilionů bakterií. Tyto bakterie, z nichž většina žije v našich trávicích traktech, jsou součástí systému nazvaného lidský mikrobiom. Většina těchto bakterií je neškodná nebo je nám dokonce prospěšná. Některé bakterie se však podílejí na vzniku onemocnění jako je diabetes typu 1, Crohnova choroba a ulcerózní kolitida.

Nedávný technologický pokrok vědcům umožnil podrobněji prozkoumat lidský mikrobiom a lépe pochopit jeho úlohu při vývoji nemoci. Budou poté schopni rychlejší a přesnější diagnózy, při léčbě nemocí.

Problém

Abychom lépe porozuměli roli různých bakterií v lidském mikrobiomu, potřebujeme studovat jejich genom. To nám umožní studium proteinů, které tyto bakterie produkují. Prvním krokem je stanovení fyzikálních struktur (tvarů) proteinových molekul jednotlivých bakterií. To je důležité, protože fyzická struktura bílkoviny určuje její funkci.

Jakmile jsou stanoveny funkce bílkovin, vědci mohou zkoumat, jak bakteriální proteiny vzájemně reagují, a určit, které bílkoviny hrají roli v jakém počtu onemocnění. Tyto poznatky by mohly pomoci vědcům vyvinout léky na kontrolu těchto konkrétních proteinů a pomohly léčit nemoci, které jsou ovlivněny lidským mikrobiomem.

Rozsah tohoto výzkumu je obrovský: mikrobiom se skládá z přibližně 3 milionů unikátních bakteriálních genů. Jen pro srovnání, lidské tělo má kolem 20 000 genů. Studium proteinů odpovídajících každému z těchto genů je monumentálním úkolem, který je v laboratorním prostředí téměř nemožný. Většina těchto proteinů proto nebyla dosud zkoumána.

Použití tradičních laboratorních technik je pro takový rozsah výzkumu nemožné, proto jsou k předpovědi proteinových struktur používány výpočetní metody. Nicméně výzkum v takovém měřítku vyžaduje obrovský výpočetní výkon, který vědci k dispozici nemají. Proto se rozhodli pro spolupráci s projektem World Community Grid, díky kterému mohou využít výpočetní výkon poskytnutý dobrovolníky z celého světa.

Navrhované řešení

Projekt The Microbiome Immunity využívá výpočetního výkonu projektu World Community Grid k urychlení tohoto počátečního kroku předpovědi proteinových struktur lidského mikrobiomu. Dobrovolníci zapojení do projektu World Community Grid poskytují nevyužívanou výpočetní sílu svých počítačů ke spouštění milionů virtuálních chemických experimentů, z nichž každý předpovídá strukturu některé z bílkovin.

Získané údaje budou výzkumníky analyzovány tak, aby nalezli nejpravděpodobnější strukturu každého studovaného proteinu. Výzkumný tým zpřístupní své údaje ostatním vědcům, což urychlí rozvoj vědeckých poznatků v této důležité oblasti výzkumu.

Projekt se zaměřuje na geny nalezené v mikrobiomu lidského střeva a na onemocnění, u kterých již bylo prokázáno, že jsou spojena se střevními bakteriemi, včetně diabetu typu 1, Crohnovy choroby a ulcerózní kolitidy.
Díky projektu Microbiome Immunity by mělo dojít k výraznému obohacení znalostí v této náročné oblasti výzkumu.

Zdroje: World Community Grid
Překlad: Dzordzik
Korektura: forest + JardaM

Nahoru