Transcript 海報 - 生物資訊學系
AB菌抗藥性相關因子交互作用之路徑分析 Pathway analysis of drug resistance-associated factors of Acinetobacter baumannii 專題組員:陳怡君、鄭喬尹、吳宇哲 指導老師：胡光宇老師 摘要 為了探討AB菌形成抗藥性的機制。此一研究的主要目的，在嘗 試學習利用生物資訊分析工具，在合理的時間內，快速將AB菌抗藥性 相關因子間之交互路徑分析建構出來。至2013年11月25日止，於NCBI PubMed可搜尋到1398篇與AB菌抗藥性相關的文獻資料。利用Avadis NGS軟體中的Extract Relation via NLP (Natural Language Processing)文獻 分析系統，可建構出由28個entities間40條interaction relationships組成 的交互作用路徑圖，並以酵素beta-lactamase及小分子carbapenem為 中心點。經過人工仔細校對後，發現無論是以文獻摘要或是全文電子 檔為資料進行分析，準確率均達98%。且文獻全文電子檔可提供更多 的交互作用資訊，增加的資訊主要來自其Results和References部份。 此一研究，將有助研究者快速清楚地了解其有興趣主題相關分子間的 錯綜複雜關係，對未來的生物醫學研究將會是一大助力。 分 類 名稱 Family outer membrane protein, metallo beta lactamase Protein VIM,MBL2, BRAP, VDAC1, OMP beta-lactamase, Penicillin-Binding Proteins, b Enzyme lactamase, beta lactamase, d b lactamase, lactamase carbapenem, Salicylate, Ornithine, Imipenem, tazobactam, Clavulanic Acid, Unasyn, Sulbactam, Small Molecule beta-lactams, ertapenem, sulopenem, sulfones, Carbapenems, cephalosporins, Penicillins 表1、已知AB菌抗藥性相關因子的分類表，其間交互作用如圖2所示。 專題進行方式 專題進行方式如圖1所示。進入NCBI中的PubMed搜尋關鍵字： 「Acinetobacter baumannii[Mesh] AND Drug resistance[Mesh]」。最後 更新至2013年11月25日止，可搜尋到1398篇與AB菌抗藥性有關的資料 文獻，並將1398篇文獻下載成XML格式，匯入AVADIS NGS中的NLP文 獻分析系統(Extract Relation via NLP)，得到由35篇文獻摘要分析所構成 的50條pathways，再將其35篇文獻之PMID匯入Endnote X7中並下載全 文電子檔。共下載到32篇全文電子檔，我們將32篇全文電子檔以及35 篇的文獻摘要再匯入Avadis NGS文獻分析系統NLP中進行分析，並將 AVADIS NGS所跑出的關係表(relation table)分析結果匯出成txt的檔案格 式再將其轉換成Excel檔，逐一進行人工比對資料並確認分析，刪除 NLP文獻分析系統誤判的資料，經整理後得到102條pathways，並從人 工資料比對中得知其中2條確定為誤判，可進一步所得到的交互作用 關係圖(interaction pathway)共由35篇文獻摘要以及32篇全文電子檔資 料分析所得到的66個entities間100條的pathways，精簡化後可得到28 個entities 間40條pathways。 NCBI PubMed：Acinetobacter baumannii[Mesh] AND Drug resistance[Mesh] 1398筆PubMed文獻，匯出XML格式摘要 圖2、精簡後之AB菌抗藥性相關分子間之交互作用路徑。經過仔細篩 選及合併，刪除錯誤以及與AB菌或抗藥性沒有直接相關，得到 精簡後之AB菌抗藥性相關分子間之交互作用路徑。 如圖2所示，可知在AB菌中的beta-lactamase會對carbapenem以及 Imipenem這兩類抗生素產生抗藥性，其主要原因為AB菌中的酵素 beta-lactamase會去水解carbapenem以及Imipenem，進而導致抗生素 失去其效用。此外，AB菌除了對carbapenem以及Imipenem這兩類抗 生素產生抗藥性外，也對Penicillins及cephalosporins產生抗藥性。 結論 匯入Avadis NGS ，並進行Extract Relation via NLP 50條pathways (自35篇文獻摘要)，人工比對發現NLP誤判1條 32篇全文PDF (自上述35篇文獻) 匯入Avadis NGS ，並進行Extract Relation via NLP 102條pathways，人工比對發現NLP誤判2條 66個entities 間100條pathways (自35篇文獻摘要和32篇全文PDF) 1. 針對AB菌抗藥性的相關因子，由PubMed文獻資料，利用Avadis NGS系統，可建構出由28個entities間40條interaction relationships 組成的交互作用路徑圖，並以酵素beta-lactamase及小分子 carbapenem為中心點。圖中的entities又可以細分為四大類：2個 families、5個proteins、6個enzymes、和15個small molecules。 2. 由此研究可以得知AB菌之抗藥性並非只有由酵素Beta-lactamase水 解了抗生素，導致抗生素失去其效用，有許多的分子也都參與了 抗藥性的作用機制，也會影響胺基酸的吸收，如: 外膜蛋白、蛋 白質MBL2, VIM以及BRAP……等。 銘謝 謝謝系上提供此Avadis NGS軟體，並非常高興能夠使用到這套軟 體，深刻體會到生物資訊工具對一個生物醫學研究者的重要。此外， 感謝胡光宇老師耐心的指導我們一年，在這一整年中學到了不少AB 菌的抗藥機制以及不同軟體的操作使用，也培養出自己摸索新事物的 能力，最後也要感謝這組的所有組員，這年大家辛苦了。 參考文獻 精簡化後，得到28個entities 間40條pathways 圖1、AB菌抗藥性相關因子交互作用之路徑分析流程。 主要成果 使用Avadis NGS軟體中的NLP文獻分析系統進行分析所得之AB菌 抗藥性基因之交互作用路徑如圖3所示。經過仔細篩選及合併，刪除 錯誤以及與AB菌或抗藥性沒有直接相關的部份後，得到之關係圖如圖 2所示，由28個entities及40條interaction relationships組成，這28個 entities又可以細分為四大類，2個families、5個proteins、6個enzymes、 和 如 表 1 所 示 的 15 個 small molecules 。 而 其 間 的 40 條 interaction relationships如圖2所示，可分為兩大區塊，分別以酵素beta-lactamase 及小分子carbapenem為中心點。 1. Heritier, C., Dubouix, A., Poirel, L., Marty, N. & Nordmann, P. A nosocomial outbreak of Acinetobacter baumannii isolates expressing the carbapenemhydrolysing oxacillinase OXA-58. The Journal of antimicrobial chemotherapy 55, 115-118, doi:10.1093/jac/dkh500 (2005). 2. Bonnin, R. A., Poirel, L., Licker, M. & Nordmann, P. Genetic diversity of carbapenem-hydrolysing beta-lactamases in Acinetobacter baumannii from Romanian hospitals. Clinical microbiology and infection : the official publication of the European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases 17, 15241528, doi:10.1111/j.1469-0691.2011.03622.x (2011). 3. Brown, S., Young, H. K. & Amyes, S. G. Characterisation of OXA-51, a novel class D carbapenemase found in genetically unrelated clinical strains of Acinetobacter baumannii from Argentina. Clinical microbiology and infection : the official publication of the European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases 11, 15-23, doi:10.1111/j.1469-0691.2004.01016.x (2005).