Månedlig arkiv:   juni 2014

..om å ta seg av kunnskap
        
3
  3. juni, 2014
        


Kuiper-knowledgeBlogginnlegg sammen med Astrid Lægreid (ikke på bildet) fra Institutt for kreftforskning og molekylær medisin:

Vi overser ofte at vi ikkje alltid, når vi har publisert forskingsresultata våre, har tilbode den nye kunnskapen til forskingsverda på best muleg måte. I dag er biomedisinsk forsking i stor grad avhengig av datamaskinar for å kunna analysere og integrere ulike typar data og fakta. Og sjølv om datamaskinar er ein kraftfull reiskap, er det vanskeleg for dei å tolke det som for oss er så lett å forstå når vi les ein vitskapeleg publikasjon.

Sjølv om mykje forsking er gjort for å betre datamaskinene sine ferdigheiter innan tekstanalyse, til dømes innanfor fagområdet tekstgruvedrift (‘text mining’), forblir mange fakta og mykje ny kunnskap nedgravne i publikasjonane våre. Dei blir vanskeleg å finne fordi vi ofte brukar ord som har mange tydingar, til dømes namn som er morosame (sonic hedgehog) men som ikkje gir meining for ein datamaskin, eller vi nemner fakta i ein kontekst som endrar meiningsinnhaldet på ein avgjerande måte (til dømes ved å bruke det enkle ordet ‘ikkje’). Derfor må vi komme datamaskinane i møte og hjelpe dei med å forstå den verkelege kunnskapen som vi har gøymd så godt i teksten. Dette blir særleg interessant når ein ønskar å nå målet vi har sett oss for forskingsprosjekta våre her ved NTNU: bruke systembiologi for å finne ny biologisk innsikt.

Systembiologi er i stor grad basert på at datamaskinar handterer kunnskap om biologiske system eller prosessar (som celledeling; eller regulering av gen-aktivitet). Det er ventande at systembiologi, brukt til å forstå humanbiologi, vil opne for vesentleg ny innsikt som kan danne grunnlag for eit betre helsevesen. Systembiologi er gjort muleg gjennom framskritta i laboratorieteknologi som gjer at vi no kan skaffe oss store mengder data om prosessar, celler og organ i kroppen vår. Når desse data er tolka og publisert, kan systemskala biomedisinsk kunnskap integrerast i datamodellar som i neste omgang kan bidra til betre handtering av sjukdom gjennom høgare medisinskfagleg presisjon. For å lukkast med dette må vi ta oss av denne kunnskapen på ein god måte.

I forskingsarbeidet vårt har vi utvikla ei rekke datamodellar for cellelinjer som vi brukar i laboratoriet. Kvar gong måtte vi skaffe oss informasjonen vi trong for desse modellane ved å lese mange vitskapelege artiklar fordi berre ein liten del av informasjonen vi trong for modellane var tilgjengeleg i databasar. Dette fekk oss til å tenke på at det ville vera storvegs om i alle fall ein del av informasjonen for slike modellar fanntest lett tilgjengeleg for datamaskinar: informasjon for genregulering. Ein liten, men viktig del av dette er kunnskap om systemet som koplar informasjonen i ein spesifikk type protein, transkripsjonsfaktorar, med spesifikke DNA-sekvensar i nærleiken av genene (attkjenningssete, eller transkripsjonsfaktor-bindingssete): dette systemet koplar protein-verda med DNA-verda og dikterer kva for nokon genene som er aktive og kva for nokon av dei som held seg inaktive. Vi har nettopp sett i gang ein stor innsats for å bygge kunnskapsbasar for menneske og to av dei viktigaste modellsystema: mus og rotte (1, 2).

Vi veit sjølvsagt at DNA bindande transkripsjonsfaktorar berre er ein liten del av det komplekse systemet for genregulering. Og det vil trengast ei svært stor gruppe forskarar for å ta seg av det store mangfaldet av kunnskap om genregulering som finnst i den vitskapelege litteraturen. Der er vi heldige som ikkje er aleine om å innsjå kor viktig dette er. Vi har funne fram til forskarar frå heile verda som er villige til å gå sammen med oss i eit globalt konsortium for å ta vare på, eller ‘kurere’ kunnskap om genregulering (på norsk kjenner vi uttrykket ‘kurere’ i samband med kuratorar som legg til rette for kunst- eller museumsutstillingar; på engelsk er ‘curate/curator’ gjengs innanfor fagfeltet kunnskapshandtering).

Vi diskuterer no korleis vi best kan strukturere eksisterande tiltak og sette i gang nye for sammen å bygge opp ein serie av kunnskapsdatabasar og –ressursar som dekker heile genreguleringsfeltet for alle organismane som blir studerte i dag. Eksisterande databasar og ressursar representerte innanfor konsortiet omfattar mellom anna Gene Ontology, PAZAR, TFCat, TFactS og RegulonDB og vi har med DBD og IntAct frå European Institute of Bioinformatics (EBI). Eksisterande og nye ressursar skal byggast vidare på ein måte som gjer det lett å integrere informasjonen inn i datamodellar. Konsortiet kallast «Gene Regulation Consortium» (GRECO) og blir leia av oss.

Målet vårt er å utvide det som vi no gjer for DNA-bindande transkripsjonsfaktorar frå menneske, mus og rotte, til å omfatte heile genreguleringsfeltet – med mange ulike regulatoriske protein og –RNA og mange ulike strukturelle og funksjonelle DNA-element som til sammen sørger for at genreguleringssystemet finstiller genaktivitetane til spesifikke cellulære funksjonar – og å gjera dette for alle organismane.

GRECO har som mål å:

  • Fremje samhandling innanfor fagfeltet genregulering
  • Vurdere og forbetre ‘state of the art’-annotasjon av komponentar og mekanismar i genregulering
  • Identifisere sams initiativ, unngå dobbeltarbeid, fylle gap i kunnskapsressursar
  • Utvide og samordne ontologiar og kontrollerte vokabular
  • Fremje sameinte datautvekslings-format
  • Fremje sameinte retningslinjer som kan sikre kvalitet på ‘kurering’ av genreguleringskunnskap
  • Tiltrekke oss finansiering for å støtte opp under samhandling og for å sette i gang ny ‘kurerings’-aktivitet
  •  

    Vi har nettopp, med finansiell støtte frå NTNU, organisert det første GRECO-arbeidsmøtet, som satellittmøte til The Seventh Conference of the International Society for Biocuration, ISB2014. Møtet var 5. april på Universitetet i Toronto og samla partnarar frå Storbritannia, Sveits, Tyskland, USA, Mexico, Brasil og Saudi-Arabia. Vi drøfta ideane våre for konsortiet og la grunnlaget for ein samla strategi for å skaffe finansiering frå internasjonale kjelder som NIH i USA og Horizon2020 i Europa, og frå nasjonale kjelder som NFR.

    Vi planlegg å presentere noko av arbeidet ved Virtual Physiological Human (VPH) Conference 2014 i Trondheim, september 2014. VPH ønskar å bidra til å utvikle persontilpassa medisin ved å legge til rette for å bygge sterkare tverrfagleg samhandling mellom livsvitskapane, matematisk vitskap og ingeniørkunst over heile spekteret av grunn-, translasjons- og anvendt forsking.

    Referansar

    1)Tripathi S, Christie KR, Balakrishnan R, Huntley R, Hill DP, Thommesen L, Blake JA, Kuiper M, Lægreid A. Gene Ontology Annotation of Sequence specific DNA-binding Transcription Factors: Setting the Stage for a Large Scale Curation Effort. Database Aug 27; bat062 2013.

    2) Chawla K; Tripathi S; Thommesen L; Lægreid A; Kuiper M. TFcheckpoint: a curated compendium of specific DNA-binding RNA polymerase II transcription factors. Bioinformatics 2013 ;Volume 29.(19) p. 2519-2520.

     

    Kvalt av parasitter
            
    2
      2. juni, 2014
            


    Graspurv_blogg-1På øya Aldra har gråspurvene dobbelt så mange parasitter i seg som gråspurvene på naboøyene. Hvorfor er det slik og hvilke konsekvenser har det for spurvebestanden? Parasitter har ofte blitt oversett av bestandsforskere som vil forklare svingninger i bestander. Vitenskapelige studier i senere tid har vist at sykdommer og parasitter kan ha store innvirkninger på naturlige bestander. I mitt doktorgradsarbeid har jeg studert parasitter på 4 øyer ved Helgelandskysten.

    Forholdet mellom parasitt og fugl
    Graspurv_blogg-2Målet med forskningsprosjektet jeg deltok i var å se om infeksjon av en parasittart (Syngamus trachea) kunne ha sammenheng med overlevelse og reproduksjon av gråspurv på øyer ved Helgeland (Nordland). Vi ville også se hvordan andelen av infiserte gråspurver varierte i tid og rom, for deretter å se hva som kunne forklare endringen i andelen infiserte spurv.

    Ved å bruke disse bestandene som et modellsystem ville vi også kunne se på generelle mekanismer som påvirker forholdet mellom parasitter og deres verter i ville bestander.

    Blodtørstig parasitt
    Parasitten Syngamus trachea er en nematode som sitter i pusterøret og suger blod fra fuglen. Parasitten legger deretter egg i pusterøret som spurven hoster opp og svelger. Eggene går deretter ut i avføringen som vi tar prøver av og kan dermed si hvem som er infisert eller ikke.

    Stor forskjell
    Vi fant ut at det var store forskjeller mellom øyer i andel spurv som var infisert. Den øya med de mest innavla gråspurvene (Aldra) hadde også høyest andel infiserte spurv. Vi fant også ut at de som er tungt infisert har større sannsynlighet for å dø og produserer også færre avkom.

    Vi så også at andelen infiserte spurv økte etter en mild og våt vinter, som hadde sammenheng med globale værfenomen.

    graspurv_blogg3

     

    Mildere vintre kan gi flere parasitter
    Konklusjonen fra prosjektet er at parasitten kan potensielt ha innvirkning på bestandene gjennom negative effekter på individers overlevelse og reproduksjon. Hvis klimaet ender seg slik at vi får mildere vintre, kan også forekomsten og effekten av parasitten øke i fremtiden.

    Ved å bruke vårt system som en modell  for andre bestander, håper vi å si noe om den generelle effekten av parasitter på bestander og konsekvensen av global oppvarming på disse systemene.