Parazitologický ústav Biologického centra AV ČR, v. v. i., a Přírodovědecká fakulta Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích uspořádaly ve dnech 8. až 15. června 2008 mezinárodní bioinformatický workshop Evropské unie, jenž se uskutečnil v rámci konsorcia pro výzkum klíšťat a klíšťaty přenášených nemocí Integrated Consortium of Ticks and Tick-borne Diseases. Českobudějovické pracoviště je jedním z 45 členských pracovišť zapojených do této „sítě excelence“ v rámci 6. rámcového programu.
Na výroční konferenci konsorcia v září 2007 jsme byli poctěni organizací kurzu moderních bioinformatických metod, které umožňují efektivní zpracování a využití sekvenčních dat z genových a genomových studií klíšťat a jimi přenášených patogenů (viry, bakterie a prvoci). Praktického kurzu v Českých Budějovicích se zúčastnilo 26 doktorandů a mladých vědeckých pracovníků ze 16 zemí světa. Celkem devět vyučujících praktických i teoretických lekcí přijelo z USA, Brazílie, Anglie, Španělska a Rakouska. Nejmodernější poznatky z oboru svým kolegům předávali odborníci z National Institutes of Health (NIH) – Bethesda, USA, Sanger Institute – Cambridge, UK, University of Maryland School of Medicine – Baltimore, USA, University of Sao Paulo – Brazílie, Centre of Ecology and Hydrobiology Oxford – UK, International Livestock Research Institute – Nairobi, Keňa, Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos – Toledo, Španělsko a Baxter BioScience Orth/Donau – Rakousko.
Účastníci i vyučující měli k dispozici novou počítačovou učebnu na PřF JU s nejmodernější audiovizuální technikou, superrychlým internetovým připojením a dalšími informačními technologiemi. Abychom vytvořili pro účastníky i učitele co nejpříjemnější pobyt, připravili jsme také společenský program včetně exkurze do Budvaru a jednodenního poznávacího výletu za krásami jižních Čech.
V poslední dekádě intenzivního rozvoje molekulární biologie jsme se ocitli v éře genomiky a proteomiky, pro niž je typické pořizování úplných sekvencí genů či celých genomů jakož i proteinů a jejich kompletních funkčních souborů (proteomů) u velkého množství organismů – klíšťata a jimi přenášené patogeny nevyjímaje. Bioinformatika je moderní věda na rozhraní molekulární biologie/genetiky a informačních technologií, jejíž odborný jazyk hovoří o „dobývání/dolování dat“ (data mining). To s sebou přináší potřebu rychlého vyhodnocení a spolehlivé interpretace funkčního významu (funkční genomika/proteomika) sekvenčních údajů z plnících se genových a genomových databází. Jinými slovy, stojíme před problémem, jak z prakticky nekonečného pořadí jednotlivých nukleotidů genetického kódu rozluštit tajenky skutečných genů, které kódují každý jednotlivý enzym, vazebný protein nebo jinou bílkovinu daného organismu. A také jak účelně využít jejich stavebnicového charakteru a vzájemné podobnosti genů k závěrům o historickém vývoji určitých vlastností molekul a potažmo celých organismů. Tato mravenčí práce spojená s hledáním odpovědí v tajenkách funkčních vlastností obrovského množství molekul se týká také klíšťat a jimi přenášených patogenů.
V poslední době se v USA dokončuje první sekvenování genomu klíštěte druhu Ixodes scapularis, které je blízkým příbuzným našeho klíštěte obecného (genomový projekt vedený Dr. Catherine Hill z Purdue University v USA).
Klíšťata patří k organismům s obrovským genomem srovnatelným nebo větším než lidský. Velikost klíštěcích genomů se pohybuje od 2,8 do 7,2 Gbp, přičemž značnou část v analyzovaném genetickém materiálu klíšťat představuje genetická informace symbiotických bakterií. Racionální třídění sekvenčních dat z genomových projektů klíšťat a jimi přenášených patogenů jakož i anotované údaje ze sekvenčních analýz dílčích fragmentů celkové genetické informace (tzv. EST-sekvence – expressed sequence tag) nám umožní v blízké budoucnosti výrazně posunout dosud omezené možnosti v poznání mechanismů přenosu patogenů klíšťaty na molekulové úrovni. To – jak pevně doufáme – přispěje k vývoji moderních vakcín proti klíšťatům a jimi přenášeným nemocem. Obrovské soubory sekvenčních údajů, které lze v poslední době i u organismů s velkými genomy pořídit s pomocí robustní sekvenční techniky v rekordně krátké době, ještě samy o sobě nejsou řešením. Přinese jej až racionální zpracování sekvenčních údajů pomocí počítačových programů, včetně na míru „ušitých“ databázových programů. V tomto ohledu má největší zásluhu na softwarovém vývoji pro tuto oblast moderní vektorové biologie Dr. José M. C. Ribeira z NIH, který vypracoval první verzi takového počítačového programu pro klíštěcí aplikace. Další jeho spolupracovníci včetně Dr. Jennifer Anderson (hlavní programová koordinátorka workshopu) jej upravili do podoby odpovídající moderním softwarovým nástrojům, které může užívat badatelská komunita různých oborů.
Ve střední Evropě jsou klíšťata spojena zejména s přenosem klíšťové encefalitidy a lymské boreliózy, dvou nejzávažnějších infekčních onemocnění člověka ve střední Evropě. V celosvětovém měřítku (Afrika, Austrálie, Latinská Amerika, Asie) je problematika klíšťat jako přenašečů/vektorů infekčních nákaz mnohem palčivější. Především kvůli dramatickému dopadu na ekonomiku zemědělství (chovy skotu jsou masivně postižené závažnými nemocemi jako např. ehrlichióza, babesióza, theilerióza atd.).
Pro organizátory bioinformatického setkání je největším zadostiučiněním spokojenost vyjádřená účastníky i vyučujícími workshopu, který obrazně řečeno otevřel oči pro mnohem efektivnější využívání i úzce specializovaných databází pro interpretaci velkého množství dat, jejich komparaci a účelné využití.
LIBOR GRUBHOFFER,
Přírodovědecká fakulta JU a Parazitologický ústav Biologického centra AV ČR, v. v. i.
Na výroční konferenci konsorcia v září 2007 jsme byli poctěni organizací kurzu moderních bioinformatických metod, které umožňují efektivní zpracování a využití sekvenčních dat z genových a genomových studií klíšťat a jimi přenášených patogenů (viry, bakterie a prvoci). Praktického kurzu v Českých Budějovicích se zúčastnilo 26 doktorandů a mladých vědeckých pracovníků ze 16 zemí světa. Celkem devět vyučujících praktických i teoretických lekcí přijelo z USA, Brazílie, Anglie, Španělska a Rakouska. Nejmodernější poznatky z oboru svým kolegům předávali odborníci z National Institutes of Health (NIH) – Bethesda, USA, Sanger Institute – Cambridge, UK, University of Maryland School of Medicine – Baltimore, USA, University of Sao Paulo – Brazílie, Centre of Ecology and Hydrobiology Oxford – UK, International Livestock Research Institute – Nairobi, Keňa, Instituto de Investigación en Recursos Cinegéticos – Toledo, Španělsko a Baxter BioScience Orth/Donau – Rakousko.
Účastníci i vyučující měli k dispozici novou počítačovou učebnu na PřF JU s nejmodernější audiovizuální technikou, superrychlým internetovým připojením a dalšími informačními technologiemi. Abychom vytvořili pro účastníky i učitele co nejpříjemnější pobyt, připravili jsme také společenský program včetně exkurze do Budvaru a jednodenního poznávacího výletu za krásami jižních Čech.
V poslední dekádě intenzivního rozvoje molekulární biologie jsme se ocitli v éře genomiky a proteomiky, pro niž je typické pořizování úplných sekvencí genů či celých genomů jakož i proteinů a jejich kompletních funkčních souborů (proteomů) u velkého množství organismů – klíšťata a jimi přenášené patogeny nevyjímaje. Bioinformatika je moderní věda na rozhraní molekulární biologie/genetiky a informačních technologií, jejíž odborný jazyk hovoří o „dobývání/dolování dat“ (data mining). To s sebou přináší potřebu rychlého vyhodnocení a spolehlivé interpretace funkčního významu (funkční genomika/proteomika) sekvenčních údajů z plnících se genových a genomových databází. Jinými slovy, stojíme před problémem, jak z prakticky nekonečného pořadí jednotlivých nukleotidů genetického kódu rozluštit tajenky skutečných genů, které kódují každý jednotlivý enzym, vazebný protein nebo jinou bílkovinu daného organismu. A také jak účelně využít jejich stavebnicového charakteru a vzájemné podobnosti genů k závěrům o historickém vývoji určitých vlastností molekul a potažmo celých organismů. Tato mravenčí práce spojená s hledáním odpovědí v tajenkách funkčních vlastností obrovského množství molekul se týká také klíšťat a jimi přenášených patogenů.
V poslední době se v USA dokončuje první sekvenování genomu klíštěte druhu Ixodes scapularis, které je blízkým příbuzným našeho klíštěte obecného (genomový projekt vedený Dr. Catherine Hill z Purdue University v USA).
Klíšťata patří k organismům s obrovským genomem srovnatelným nebo větším než lidský. Velikost klíštěcích genomů se pohybuje od 2,8 do 7,2 Gbp, přičemž značnou část v analyzovaném genetickém materiálu klíšťat představuje genetická informace symbiotických bakterií. Racionální třídění sekvenčních dat z genomových projektů klíšťat a jimi přenášených patogenů jakož i anotované údaje ze sekvenčních analýz dílčích fragmentů celkové genetické informace (tzv. EST-sekvence – expressed sequence tag) nám umožní v blízké budoucnosti výrazně posunout dosud omezené možnosti v poznání mechanismů přenosu patogenů klíšťaty na molekulové úrovni. To – jak pevně doufáme – přispěje k vývoji moderních vakcín proti klíšťatům a jimi přenášeným nemocem. Obrovské soubory sekvenčních údajů, které lze v poslední době i u organismů s velkými genomy pořídit s pomocí robustní sekvenční techniky v rekordně krátké době, ještě samy o sobě nejsou řešením. Přinese jej až racionální zpracování sekvenčních údajů pomocí počítačových programů, včetně na míru „ušitých“ databázových programů. V tomto ohledu má největší zásluhu na softwarovém vývoji pro tuto oblast moderní vektorové biologie Dr. José M. C. Ribeira z NIH, který vypracoval první verzi takového počítačového programu pro klíštěcí aplikace. Další jeho spolupracovníci včetně Dr. Jennifer Anderson (hlavní programová koordinátorka workshopu) jej upravili do podoby odpovídající moderním softwarovým nástrojům, které může užívat badatelská komunita různých oborů.
Ve střední Evropě jsou klíšťata spojena zejména s přenosem klíšťové encefalitidy a lymské boreliózy, dvou nejzávažnějších infekčních onemocnění člověka ve střední Evropě. V celosvětovém měřítku (Afrika, Austrálie, Latinská Amerika, Asie) je problematika klíšťat jako přenašečů/vektorů infekčních nákaz mnohem palčivější. Především kvůli dramatickému dopadu na ekonomiku zemědělství (chovy skotu jsou masivně postižené závažnými nemocemi jako např. ehrlichióza, babesióza, theilerióza atd.).
Pro organizátory bioinformatického setkání je největším zadostiučiněním spokojenost vyjádřená účastníky i vyučujícími workshopu, který obrazně řečeno otevřel oči pro mnohem efektivnější využívání i úzce specializovaných databází pro interpretaci velkého množství dat, jejich komparaci a účelné využití.
LIBOR GRUBHOFFER,
Přírodovědecká fakulta JU a Parazitologický ústav Biologického centra AV ČR, v. v. i.
English
