病原微生物的抗菌素耐药性 (AMR) 问题已成为全球公共卫生危机,对现代医疗保健系统构成重大威胁。人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 技术的出现为该领域带来了革命性的变化。这些先进的计算方法能够处理和分析大规模生物医学数据,从而揭示耐药性发展背后的复杂模式和机制。人工智能技术越来越多地用于根据基因含量和基因组组成预测病原体对各种抗生素的耐药性。本文回顾了人工智能和机器学习在预测病原微生物抗菌素耐药性方面的最新进展。我们首先概述了微生物耐药性的生物学基础及其流行病学研究。随后,我们重点介绍了用于耐药性预测的主要人工智能和机器学习模型,包括但不限于支持向量机、随机森林和深度学习网络。此外,我们探讨了该领域的主要挑战,例如数据可用性、模型可解释性和跨物种耐药性预测。最后,我们通过算法优化、数据集扩展和跨学科协作,探讨微生物耐药性研究的新视角和解决方案。随着人工智能技术的不断进步,未来我们将拥有对抗病原微生物耐药性的最有力武器。
致病细菌是特别适应的,并具有克服人体自然防御能力的机制,使它们能够侵入身体的部分(通常没有发现细菌),例如血液。有些病原体仅感染表面上的上皮,皮肤或粘膜,但许多病原体会更深入地传播,通过组织传播并通过淋巴和血液传播。致病性微生物可以在罕见情况下感染一个完全健康的人,但是通常会在人体的防御机制因局部创伤或潜在的使人衰弱的疾病损害时发生感染,例如伤口,醉酒,冷酷,寒冷,疲劳和营养不良。在许多情况下,重要的是要区分感染和殖民化,这是细菌几乎没有或没有伤害的时候。
1 Fiocruz,健康发展中心(C.D.T.S.),国家科学技术研究所,用于被忽视的人口疾病(INCT-IDPN),里约热内卢21040-900,巴西RJ; guilherme.lechuga@cdts。fifocruz.br(G.C.L.); joaoprsc@id.uff.br(J.P.R.S.C.)2个微生物科,美国国家质量控制研究所(I.N.C.Q.S.),Fiocruz,Rio de Janeiro 21040-900,RJ,巴西; fellipe.cabral@incqs。finfocruz.br(f.o.c.);玛丽亚3联邦弗林宁斯大学生物学研究所分子和细胞生物学系,NITEROI 22040-036,RJ,RJ,巴西4蜂窝和超微结构实验室,Oswaldo Cruz Institute,Fiocruz,Rio de Janeiro 21040-900,RJ,RJ,Brazil; victor.midlej@ioc.fiocruz.br 5 Epidemiology and Molecular Systematic Laboratory, Oswaldo Cruz Institute, FIOCRUZ, Rio de Janeiro 21040-900, RJ, Brazil * Correspondence: karynercarvalho@cdts.fiocruz.br (K.R.); dsimone@cdts。fifocruz.br(s.g.d.-s.);电话。: +55-2138658240(K.R.); +55-2138658183(S.G.D.-S。)
Camille Bouchard 1,2,*、Kelly Godbout 1,2,*、Jacques P. Tremblay 1,2 > 基因编辑是一个不断发展的领域,其中 Prime 编辑是最新的技术之一。它允许使用仅切割一条 DNA 链的 Cas9 切口酶来修改基因以进行测量。该切口酶与逆转录酶融合,将定制合成的向导 RNA 复制到 DNA 中。该技术用于在细胞或动物模型中创建精确的突变。通过纠正导致致病效应的突变,Prime 编辑还应用于治疗遗传性疾病的临床研究。剩下的挑战是将治疗性分子复合物“递送”至体内细胞。已开发出不同的方法来到达针对每种疾病的特定器官。
近年来,RNA代谢已经在几种微生物的发病机理中起着至关重要的作用。我们目睹了一场RNA革命,迫使我们以不同的方式看待该分子。这导致了新工具的开发,这些工具允许在RNA代谢中识别新型参与者,可以利用这些策略来制定与致病性微生物作斗争的新策略。本期特刊旨在汇集有关发病机理中RNA代谢的最新研究,并讨论其开发新治疗应用的潜力。我们生活在微生物快速发展并报道新爆发的时代,与当前的SARS-COV-2大流行一样。我们需要提高对发病机理涉及的基本细胞过程的知识,以制定可广泛用于应对致病生物的策略。
PT的任务可以改变整体情况和要求的依赖。pt,以评估有关爆发的特定方法,以确保和提高实验室的响应能力。最常见的方法将是准备的PT。练习的总体任务包括识别涉及PT样品中的靶细菌,并排除在PT样品中的靶标,而PT样品中的靶标和空白样本中的靶标的靶标。为了进行识别,如果没有另有同意,则要求参与者使用其实验室中可用的诊断程序。提供结果时,要求参与者提供有关确定目标以及用于识别方法的信息。取决于PT的要求和描述,定性,如果需要,可以预期定量结果。与PT描述一致,如果没有其他计划,可以要求参与者提供具有可行目标的样本(例如生活测试项目)初步结果等于快速诊断。快速诊断发现很重要,因为某些HPB的生长缓慢,并且在阳性测试结果的情况下必须立即采取特定措施。这些时间的关键结果需要通过最终发现来确认。通常给出两个时间段在两个星期中的可行靶标。对于具有灭活目标的样品(例如灭活的测试项目),通常不需要初步结果,只需要提供最终结果。与PT说明一致,可以要求参与者提供有关测试项目的其他定量信息。用于分析这些灭活样品3至4周的分析。可选,PT还可以包括血清学测试。应测试针对定义靶标的特定抗体,并可以预期定量或定性结果。通常,为参与者提供了四个星期的时间范围,以完成PT并提供最终结果。
肥胖症和 II 型糖尿病等代谢疾病以胰岛素抵抗为特征 1,2。下丘脑弓状核 (ARC) 内的细胞对于调节代谢至关重要,在代谢疾病进展过程中,它们会产生胰岛素抵抗 3–8,但这些机制尚不完全清楚。我们在此研究了一种特殊的硫酸软骨素蛋白聚糖细胞外基质(称为神经元周围网)的作用,它包围着 ARC 神经元。在代谢疾病中,ARC 的神经元周围网会增强和重塑,从而导致胰岛素抵抗和代谢功能障碍。通过酶促或小分子破坏肥胖小鼠的神经元周围网,可改善胰岛素进入大脑,逆转神经元胰岛素抵抗并增强代谢健康。我们的研究结果发现,ARC 细胞外基质重塑是驱动代谢疾病的基本机制。
犬髋关节发育不良 (HD) 是一种由遗传和环境因素相互作用引起的多因素疾病。HD 主要发生在中型到大型犬身上,是一种引起剧烈疼痛并需要手术干预的疾病。然而,手术过程并不简单,改善这种情况的唯一方法是将患有 HD 的个体狗排除在繁殖计划之外。最近,基于 CRISPR-Cas9 系统的新型基因组编辑工具 prime editing (PE) 已在植物和小鼠中得到开发和验证。在这项研究中,我们首次成功纠正了拉布拉多猎犬中与 HD 相关的突变。我们从一只被诊断为 HD 的狗身上收集了细胞,使用 PE 纠正了突变,并通过体细胞核移植产生了突变纠正的狗。结果表明,PE 技术可以作为纠正狗基因缺陷的平台。
溃疡性结肠炎(UC)是一种慢性炎症性肠病,其特征是结肠持续性炎症。最近的研究强调了肠道菌群在UC的发病机理和治疗中的重要作用。本综述旨在全面概述肠道微生物群和UC之间关系的当前理解。我们讨论了肠道微生物群在UC发作中的参与,包括在患者及其潜在机制中观察到的营养不良。此外,还探索了肠外微生物群在UC发病机理中的作用,该发病机理的研究较少,但正在引起人们的注意。还检查了肠道微生物群对UC生物免疫疗法功效的影响,并强调了微生物组成如何影响治疗结果。此外,我们回顾了微生物群的移植及其在UC管理中的潜在益处。最后,我们考虑了UC治疗中抗生素和生物学剂的综合使用,讨论了它们的协同作用和潜在的缺点。本综述强调了肠道微生物群在UC中的重要性,并表明针对微生物群落可以为有效治疗提供新的途径。
抽象背景Leber的遗传性视神经神经病(LHON)是一种线粒体疾病,其特征是复杂的I缺陷,导致视网膜神经节细胞突然退化。尽管通常与线粒体DNA中的致病变异有关,但最近在携带核基因DNAJC30,NDUFS2和MCAT的双重变体的患者中描述了LHON。MCAT是线粒体脂肪酸合成(MTFA)的一部分,也是MECR,即线粒体反式2-烯酰基-COA还原酶。MECR突变导致肌张力障碍,视神经萎缩和基底神经节异常的隐性儿童期综合症。我们通过整个外显子组测序研究了两个姐妹,这些姐妹在年轻时会突然且无痛的视觉丧失影响,部分恢复和持续的中央Scotoma。我们对酵母中的候选变体进行了建模,并研究了酵母和成纤维细胞中的线粒体功能障碍。我们测试了蛋白质脂酰化和细胞对酵母中氧化应激的反应。结果两个姐妹在MECR中携带了纯合致病变体(P.Arg258Trp)。在酵母中,MeCr-R258W突变体显示出氧化的障碍,氧气消耗率降低了30%,蛋白质水平降低了80%,表明结构不稳定。成纤维细胞证实了MECR蛋白的量减少,但未能再现Oxphos缺陷。呼吸络合物组装正常。最后,酵母突变体缺乏关键代谢酶的脂酰化,并且对H 2 O 2治疗更敏感。脂肪酸补充部分挽救了生长缺陷。结论,我们报告了第一个具有纯合MECR变体的家庭,导致LHON样神经病,该杂志是最近的MCAT发现,增强了MTFAS作为LHON新型致病机制的损害。