VINIF.2019.DA11 – Giải quyết vấn đề vi khuẩn kháng kháng sinh bằng công nghệ giải trình tự ADN và phân tích dữ liệu lớn

project manager image
Chủ nhiệm dự án
TS. Hồ Hữu Thọ
Tổ chức chủ trì
Học viện Quân Y

Mục tiêu của dự án là phát triển các ứng dụng sử dụng các thành quả tiên tiến trong công nghệ sinh học và phân tích dữ liệu lớn để đóng góp vào cuộc chiến chống lại vi khuẩn kháng kháng sinh. Dự án sẽ sử dụng công nghệ giải trình tự AND để phân tích hệ gen các vi khuẩn gây bệnh, thu thập các mẫu hệ gen của vi khuẩn kháng thuốc ở Việt Nam và trên thế giới. Dự án sẽ dựa vào nguồn dữ liệu khổng lồ này để phát triển các mô hình mãy học hiện đại để hiểu về cơ chế kháng kháng sinh của vi khuẩn. Dự án sẽ triển khai các công nghệ phân tích trên nền tảng điện toán đámmây để cung cấp cho các nhà khoa học nghiên cứu vi sinh cũng như các bác sĩ thông qua internet. Một mặt, ứng dụng này sẽ cung cấp các công cụ phân tích dữ liệu hệ gen học của vi khuẩn siêu kháng thuốc cho các nhà khoa học để họ tập trung vào các nghiên cứu chuyên môn của mình mà không phải thành lập phòng ban tin học vốn rất tốn kém. Mặt khác, nền tảng của dự án sẽ thu thập một lượng lớn dữ liệu hệ gen của các vi khuẩn kháng kháng sinh từ khắp nơi trên thế giới, từ đó dự án có thể tăng cường khả năng phân tích của các ứng dụng máy học. Thêm vào đó, việc thu thập dữ liệu về vi khuẩn, đặc biệt là vi khuẩn kháng thuốc, từ các phòng thí nghiệm và bệnh viện nhanh chóng sẽ cung cấp các thông tin quan trọng về các đợt dịch bệnh nhiễm trùng liên quan cho các cơ quan chính phủ để họ có thể xử lý kịp thời và hiệu quả. 

Nội dung chính

1. Phát triển nền tảng điện toán đám mây: Dự án sẽ xây dựng một cơ sở dữ liệu hệ gen của vi khuẩn kháng kháng sinh cùng với một hệ thống phân tích dữ liệu trong đó ứng dụng những phương pháp mới và hiệu quả nhất. Hệ thống này sẽ được tích hợp trên nền tảng điện toán đám mây và triển khai thông qua một ứng dụng website mà ở đó hệ thống sẽ tương tác với người dùng, nhận dữ liệu gen và cung cấp báo cáo phân tích cho người dùng.

2. Phát triển hệ thống quản lý sự lây lan và bùng phát của vi khuẩn kháng kháng sinh: Vì nền tảng phân tích trên điện toán đám mây sẽ thu thập dữ liệu gen của vi khuẩn kháng kháng sinh từ người dùng ở các bệnh viện và phòng xét nghiệm ở nhiều nơi trên thế giới, dự án sẽ có thể trích xuất được thông tin về sự bùng phát của vi khuẩn kháng kháng sinh ở những địa điểm khác nhau. Từ đó, dự án sẽ xây dựng một hệ thống phát hiện, theo dõi và dự đoán sự lây lan của các đợt dịch, qua đó cung cấp thông tin chính xác và kịp thời cho các tổ chức và cơ quan chính phủ để có phương án đối phó thích hợp.

3. Phát triển mô hình học sâu để phát hiện những cơ chế kháng kháng sinh mới ở vi khuẩn: Nguồn dữ liệu gen vi khuẩn liên tục được cập nhật trong quá trình người dùng sử dụng hệ thống phân tích trên điện toán đám mây sẽ là cơ sở để dự án phát triển và củng cố các mô hình tính toán, máy học và học sâu thuộc dự án. Những mô hình này sẽ lại được triển khai trong ứng dụng ở nội dung 1 để phục vụ người dùng.

Tầm ảnh hưởng

1. Hệ thống phân tích hệ gen vi khuẩn kháng kháng sinh được tích hợp trên nền tảng điện toán đám mây và triển khai thông qua ứng dụng website sẽ được thiết kế là một dịch vụ mở. Người dùng tiềm năng gồm có các nhà nghiên cứu ở các phòng xét nghiệm, các trung tâm nghiên cứu cũng như đội ngũ y bác sĩ ở các bệnh viện. Hệ thống sẽ giúp họ có sự chẩn đoán nhanh và toàn diện về khả năng kháng kháng sinh ở mẫu vi khuẩn mà họ đang nghiên cứu. Dự án có tham vọng sẽ xây dựng một hệ thống tiêu chuẩn và tập trung hàng đầu, là lựa chọn số một cho người dùng khi họ tìm kiếm một công cụ để phân tích dữ liệu gen vi khuẩn mà họ đang nghiên cứu.

2. Hệ thống theo dõi và dự đoán sự lây lan và bùng phát của vi khuẩn kháng kháng sinh có thể sẽ được ứng dụng ở các tổ chức và cơ quan chính phủ trong công tác giám sát, quản lý cũng như xử lý dịch bệnh. Dự án dự kiến sẽ chuyển giao công nghệ này cho Bộ Y tế và một số hệ thống bệnh viện ở Việt Nam cũng như ở nước ngoài. 3. Sản phẩm của dự án có thể cung cấp dịch vụ chẩn đoán sự kháng thuốc của vi khuẩn trích từ bệnh nhân, nhằm tìm ra hướng điều trị tốt nhất. Ứng dụng này sẽ được chuyển giao cho các bệnh viện đặc thù như là Bệnh viện Nhiệt Đới.

project manager image
Chủ nhiệm dự án
TS. Hồ Hữu Thọ
Tổ chức chủ trì
Học viện Quân Y

Tags

Tiến độ dự kiến
01/09/2019
01/02/2021
Giai đoạn 1

Phát triển nền tảng điện toán đám mây.

– Thu thập và đối chiếu cơ sở dữ liệu gen kháng thuốc hiện có.
– Xây dựng đồ thị bộ gen của ba loài.
– Phát triển quy trình phân tích.
– Phát triển phần mềm cho nền tảng điện toán.
– Xem xét tài liệu và thu thập các bộ dữ liệu công cộng.
– Xây dựng biểu đồ bộ gen cho tất cả các loài được đề cập.

28/02/2022
Giai đoạn 2

Phát triển hệ thống quản lý sự lây lan và bùng phát của vi khuẩn kháng kháng sinh.
– Phát triển các mô hình phylogeography.
– Phát triển công cụ minh họa sự lây lan các ổ dịch và các mô hình lây truyền bệnh.
– Phát triển công cụ minh họa hệ gen nhằm phân tích mẫu vi khuẩn.

31/08/2022
Giai đoạn 3

Phát triển các mô hình học sâu để phát hiện những cơ chế kháng kháng sinh mới ở vi khuẩn
– Phát triển mô hình học sâu để đánh giá được các bộ gen hoàn chỉnh.
– Phát triển mô hình học sâu để đánh giá được các bộ gen không hoàn chỉnh.