La secuenciación del genoma ha revolucionado la genética. También requiere nuevas herramientas matemáticas para ayudar a los científicos de la vida a dar sentido a enormes cantidades de datos. Aplicando nuevas matemáticas, Kristina Crona, un profesor asistente de la American University que investiga en el área de biología matemática, y sus colegas muestran cómo clasificar los patógenos mutantes puede ayudar a los científicos a comprender cómo evolucionan los mutantes para resistir los tratamientos farmacológicos. Esta línea de investigación podría tener implicaciones para el tratamiento de enfermedades que pueden resistir los tratamientos farmacológicos, como el VIH y la malaria.

En un nuevo periódico publicado en la revista eLife , los investigadores muestran que el orden jerárquico es una forma de identificar interacciones genéticas complejas. Los métodos convencionales para identificar interacciones genéticas complejas se basan en mediciones precisas de la aptitud genética de los mutantes. Sin embargo, las medidas de aptitud no se aplican fácilmente, y no siempre son fiables. Por el contrario, el método de orden de rango funciona, incluso si los datos están incompletos.

Antes de la publicación en eLife , Crona presentó los resultados en una conferencia académica. Ninguno de los biólogos de la audiencia había oído hablar de la herramienta matemática que usa para analizar los órdenes de clasificación. Al final de su charla, todos entendieron cómo utilizar la herramienta para identificar interacciones genéticas complejas. El nuevo atajo fue recibido con entusiasmo. Y las matemáticas son fáciles.

"Son matemáticas de jardín de infantes, "Crona explicó.

Crona usa "palabras de Dyck, "una fórmula que lleva el nombre del matemático alemán del siglo XIX Walther Franz Anton von Dyck, para hacer coincidir el genotipo con las letras. Las letras "x" e "y" se asignan a los patógenos mutantes. Los mutantes simples y triples corresponden a "x, "y sin mutar, los mutantes dobles y de cuatro tuplas corresponden a "y". El número impar de mutaciones produce "x" y los números pares producen "y". Los mutantes en el orden se clasifican de mayor a menor aptitud.

"De izquierda a derecha, contamos las x y las y. Si siempre hay más x, o el mismo número de mutantes son x, entonces lo que obtienes es una palabra Dyck. Esto significa que uno puede ver que se trata de una interacción genética compleja, "Dijo Crona.

Las interacciones genéticas complejas implican tres o más mutaciones en un patógeno. Es en interacciones genéticas complejas cuando los patógenos tienen mayor aptitud y evolucionan peligrosamente. como un patógeno que sea lo suficientemente fuerte como para resistir a los antibióticos. Los investigadores identificaron una interacción genética compleja que involucra tres o más mutaciones para el VIH; un parásito causante de la malaria; el tipo de hongo que causa el moho negro en frutas y verduras; y una familia de mutaciones genéticas que contribuyen a la resistencia a los antibióticos.

Crona comenzó a pensar en los órdenes de rango mientras trabajaba con la bióloga Miriam Barlow en el problema del ciclo de los antibióticos. por el cual los médicos del hospital rotan diferentes antibióticos para contrarrestar las infecciones de los pacientes. Tratando de ayudar a los médicos a maximizar la efectividad de los antibióticos, el equipo creó un software llamado "Time Machine" que usa probabilidades y rebobina la evolución de las bacterias para verificar las opciones de tratamiento para 15 antibióticos usados ​​para combatir infecciones comunes. Crona notó que las órdenes de rango eran sorprendentemente sólidas. Los números resultaron un poco diferentes en cada experimento, pero los mutantes más peligrosos siempre fueron peligrosos, e inofensivo siempre inofensivo.

¿Podría el orden de clasificación ayudar a los médicos? Crona cree que sí. En medicina en el futuro, los médicos pueden aprovechar las complejas interacciones genéticas cuando desarrollan planes de tratamiento. El orden de rango puede ayudar a cortar la cadena de eventos en la evolución de un patógeno peligroso. Previniendo menor, los mutantes intermedios podrían detener la evolución de un patógeno, Dijo Crona.