Leveraging evolutionary analyses and machine learning to discover multiscale molecular features associated with antibiotic resistance

利用进化分析和机器学习发现与抗生素耐药性相关的多尺度分子特征

基本信息

  • 批准号:
    10658686
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 45.15万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-08-14 至 2026-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Summary Antibiotic resistance (AR) is a high-priority urgent threat. AR pathogens such as the ESKAPE group cause millions of infections and hundreds of thousands of deaths. While current strategies such as genetic and drug screens have helped identify genes and mutations critical for AR in specific pathogens, there is a broad lack of methods to help understand AR’s origin and continuous adaptation. AR can arise in a pathogen via a variety of molecular changes, including acquiring protein domains, individual genes, or metabolic capabilities. Hence, predicting and overcoming AR in emerging pathogens or discovering new AR mechanisms requires a holistic understanding of AR evolution across multiple molecular scales. However, leveraging these diverse datasets is challenging because original databases are siloed from each other. Further, the different data types are hard to integrate in a biologically-meaningful way across scales. In this project, we describe a computational discovery framework combining evolutionary analyses and machine learning to integrate AR data across multiple scales to gain mechanistic insights into AR molecular features in ESKAPE pathogens and predict AR in new (re)emerging genomes. We will implement our approach as open FAIR data repositories, open software, and web platforms for the computational, experimental, and clinical AR communities. We will work closely with AR collaborators, end-users, and the open software community during and following the project duration to ensure the release of accessible, user-friendly, interactive platforms. Finally, in the post-award expansion phase, we will work with NIAID-funded bioinformatics consortia for downstream integration of data and methods and long-term sustainability. The framework will develop in this project will be broadly applicable to advance understanding of AR in understudied and emerging pathogens (beyond ESKAPE) towards ending the arms race between microbes and drugs by creating better treatment outcomes.
概括 抗生素耐药性(AR)是高优先级的紧急威胁。 AR病原体(例如Eskape组)原因 数百万感染和数十万人死亡。而遗传和药物等当前策略 筛选有助于确定特定病原体中AR至关重要的基因和突变,存在广泛的缺乏 帮助了解AR的起源和持续适应的方法。 AR可以通过多种病原体 分子变化,包括蛋白质结构域,单个基因或代谢能力。因此, 在新兴病原体或发现新的AR机制中预测和克服AR需要整体 了解跨多个分子尺度的AR进化。但是,利用这些不同的数据集是 具有挑战性,因为原始数据库彼此孤立。此外,不同的数据类型很难 以一种在生物学上的范围内整合。在这个项目中,我们描述了一个计算发现 结合进化分析和机器学习以整合多个尺度的AR数据的框架 为了获得对Eskape病原体中AR分子特征的机械洞察力,并预测新的AR (重新)新兴基因组。我们将作为开放公平数据存储库,开放软件和 计算,实验和临床AR社区的网络平台。我们将与AR紧密合作 在项目持续时间内和之后的合作者,最终用户和开放软件社区,以确保 发布可访问,用户友好的交互式平台的发布。最后,在敏捷后的扩展阶段,我们 将与NIAID资助的生物信息学共同体一起工作,以便于数据和方法的下游集成 长期可持续性。该项目将开发该框架将广泛适用于促进 了解AR在理解和新兴病原体(超越Eskape)中的理解 通过产生更好的治疗结果,在微生物和药物之间比赛。

项目成果

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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)

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