摘 要

1. 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 Acinetobacterbaumannii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。 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：「Acinetobacterbaumannii[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。 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。 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。 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 • 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。 • 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 • Heritier, C., Dubouix, A., Poirel, L., Marty, N. & Nordmann, P. A nosocomial outbreak of Acinetobacterbaumannii isolates expressing the carbapenem-hydrolysingoxacillinase OXA-58. The Journal of antimicrobial chemotherapy 55, 115-118, doi:10.1093/jac/dkh500 (2005). • Bonnin, R. A., Poirel, L., Licker, M. & Nordmann, P. Genetic diversity of carbapenem-hydrolysing beta-lactamases in Acinetobacterbaumannii from Romanian hospitals. Clinical microbiology and infection : the official publication of the European Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases 17, 1524-1528, doi:10.1111/j.1469-0691.2011.03622.x (2011). • Brown, S., Young, H. K. & Amyes, S. G. Characterisation of OXA-51, a novel class D carbapenemase found in genetically unrelated clinical strains of Acinetobacterbaumannii 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).