Zaawansowane algorytmy przewidywania oddziaływań gospodarz-patogen
Zapalenie wątroby typu C (WZW C) jest poważną chorobą wirusową. Obecnie zakażonych jest ponad 250 milionów osób na całym świecie. WZW C zajmuje wątrobę i może rozwijać się latami, prowadząc do przewlekłego zakażenia i poważnych chorób wątroby, w tym marskości i raka. Nie ma dostępnych szczepionek, a standardowe leczenie polega na podawaniu leków przeciwwirusowych i immunomodulacyjnych. Taka terapia działa tylko u niektórych pacjentów, istnieje więc potrzeba pogłębienia wiedzy o zakażeniu WZW C, aby móc skuteczniej je leczyć. W ramach projektu SYSPATHO (New algorithms for host pathogen systems biology) koncentrowano się na opracowaniu innowacyjnych metod i algorytmów matematycznych, które znalazłyby zastosowanie w biologii systemów. Te metody zostaną następnie wykorzystane do badania złożonych oddziaływań organizmu z WZW C. Uczestnicy projektu opracowali model poprzez integrację i analizę danych z laboratoryjnych eksperymentów weterynaryjnych, baz danych i biologicznych źródeł literaturowych. Celem było odtworzenie i zbadanie sieci oddziaływań międzykomórkowych wymaganych przez wirusa. Podejście oddolne pozwoliło wykorzystać aktualną wiedzę na temat szlaków sygnałowych. Natomiast podejście odgórne umożliwiło wybór elementów modelu spośród wszystkich możliwych oddziaływań molekularnych. W połączeniu z zaawansowanymi technikami doświadczalnymi, takimi jak obrazowanie przyżyciowe komórek i określanie oddziaływań molekularnych, metoda SYSPATHO ukazała dynamikę zakażenia WZW C i odpowiedzi gospodarza. Nowe dane, uzyskane w trakcie projektu, pozwoliły zidentyfikować szereg białek uczestniczących we wrodzonej odpowiedzi immunologicznej na WZW C, a zwłaszcza w odpowiedzi z udziałem interferonu (IFN). Wbudowanie tych danych w model matematyczny SYSPATHO umożliwiło analizę czynników warunkujących przewlekłe zakażenie. Ponadto badacze z projektu zidentyfikowali czynniki wpływające na hamowanie namnażania WZW C podczas terapii IFN. Metody matematyczne opracowane podczas projektu umożliwiają rozwiązywanie wysoce nieliniowych, ciągłych i dyskretnych równań oraz analizowanie modeli na bardziej złożonym poziomie. Udoskonalenie metod projektu SYSPATHO może też potwierdzić wiarygodność szacowanych parametrów i rozwiązać problemy odwrotne podczas modelowania matematycznego. W projekcie SYSPATHO zidentyfikowano nowe, potencjalne geny docelowe w komórkach gospodarza, co przyczyni się do opracowania nowych leków przeciwwirusowych do walki z WZW C. Metody matematyczne projektu SYSPATHO, oprócz badań nad WZW C, znajdą również szerokie zastosowanie w biologii systemów.
Słowa kluczowe
Oddziaływania gospodarz-patogen, biologia systemów, wirus zapalenia wątroby typu C, model, interferon
