Antibiyotiklere Dirençli Bakteri Tanımlamak İçin Yapay Öğrenme

Çiftlik hayvanlarının yaşam alanları gibi insanlar tarafından yaratılan antropojenik ortamlar antimikrobiyallere dirençli bakteriler ve antimikrobiyallere dirençli genler için ideal besiyerleri olarak görülmekte, bu bakteriler ve genler insanlara geçerek ilaç dirençlerinin gelişimine sebep olmaktadır.

Nottignham Üniversitesi uzmanları antibiyotiklere dirençli bakterilerin insanlar, hayvanlar ve ortamlar arasında nasıl yayıldığını tespit etmek için DNA sekansı ve yapay öğrenmeyi bir araya getiren çığır açıcı bir yazılım geliştirdiler. PLOS Computational Biology’de yayınlanan çalışma Dr Tania Dottorini ve ekibi tarafından yürütülmüştür.

Bu çalışmada, uzmanlar Çin’deki büyük çaplı ticari kümes hayvanı çiftliklerini inceleyerek hayvanlar, cesetler, çalışanlar ve hane halkından 154 numune toplamışlardır. Numunelerde Escherichia coli (E. coli) isimli özel bir bakteriyi izole etmişlerdir. Bu bakteriler bir kişinin bağırsağında hiç zarar vermeden yaşayabileceği gibi patojenik de olabilir ve genomları bazı ilaçlara dirençli genleri taşıyabilir, bunun sonucunda şiddetli karın ağrıları, ishal ve kusma gibi rahatsızlıklar görülebilir.

Araştırmacılar çiftlikte bulunan farklı patojen tiplerinin özelliklerini belirlemek için yapay öğrenme, tam genom sekansı, gen paylaşım ağları ve mobil genetik unsurları entegre eden bir bilgisayar yaklaşımı kullanmışlardır. Bulgularına göre, antimikrobiyal genler (antibiyotiklere direnç kazandıran genler) patojenik olan ve olmayan bakterilerin hepsinde mevcuttur. Yapay öğrenme kullanan bu yeni yaklaşım, ekibin antimikrobiyal direnç ile ilişkili gen ağının tamamını görebilmesini, çiftlikteki hayvanlar, çalışanlar ve ortamdaki ortak özellikleri belirleyebilmesini sağlamıştır. Bu ağda antibiyotik direncine yol açtığı bilinen genlerin yanı sıra antibiyotik direnciyle ilişkisi henüz bilinmeyen genler yer almaktadır.

Yapay öğrenme kullanan bu yöntem farklı kaynaklardan geniş çaplı karmaşık verilerin analizine imkan sağlayacak, aynı anda birçok çiftlikte belirli bakterilerin yoğunlukta bulunduğu bölgelerin nokta atış belirlenebilmesini mümkün kılacak, hayvancılık alanında antimikrobiyal direncin epidemiyolojisine yeni bir yaklaşım sağlayabilecek hızlı, ekonomik ve etkili araçların gelişimi yönünde bir çığır açacaktır.