Nature Communications:大数据分析助跑抗癌新药发现

【字体: www.ebiotrade.com 时间:2017年7月14日 来源:

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  加州大学旧金山研究所(UCSF)的科学家开发了一种计算方法,可以系统地探测大量开源数据,从中找到药物使用新方法,比如发现某个成药的另一种用途。

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生物通报道:这种方法可使生物学家绕过使用生物模型的常规实验,转而使用计算开放数据, 将FDA批准药物和已知的化合物与疾病分子指纹匹配起来。
 
研究人员预测,发现药物和疾病之间的特异性联系可以有效减少副作用、克服耐药性、更清楚地揭示药物对疾病的工作原理。
 
“有一天,医生可以给病人量身定做适合患者疾病特点的药物,”文章一作、UCSF计算健康科学研究所助理教授Bin Chen说。
 
这篇文章发表于7月12日的《Nature Communications》,UCSF团队使用这一方法确定了4种药物与癌症战斗的潜力,证明其中之一(FDA批准的治疗绕虫病药物pyrvinium pamoate)可缩小小鼠模型的原发性干细胞癌(发病率极高却缺乏有效治疗方法)。

研究人员首先瞄准了癌症基因组地图(Cancer Genome Atlas,TCGA)的海量数据。然后搜索另一个开源数据库,基于集成网络的蜂窝签名图书馆的1000个数据集(Library of Integrated Network-based Cellular Signatures L1000 dataset),寻找成千上万的化学物对癌细胞的影响。研究人员对71个细胞系中12442种小分子进行排序,测试它们逆转基因表达异常变化的能力。

尽管肿瘤种类不同,异常表现也不尽相同,但是变异情况却存在共性。每种配置方案都包含978种“地标基因”在不同药物浓度和治疗时间的表达水平测试。

第三个被本文采用的数据库是ChEMBL,该数据库是专门针对IC50(化学活性药物杀死特定癌症细胞的生物活性)药物药效测试的数据集。最后,Chen教授用“癌细胞系百科全书(Cancer Cell Line Encyclopedia)”分析和比较了来自1000度个癌细胞系的分子图谱。

他们的分析结果表明,有四种药物对实验室肝细胞癌小鼠可能存在潜在治疗效果。Chen说:“目前科学界已经有了如此多的抗癌药物疗效数据,使用我们的方法可以进行无需任何生物学实验的大规模分析。”

他和同事们开发了一个名为Reverse Gene Expression Score (RGES)的排名系统,预测用何种药物可以逆转特定疾病的基因表达谱——压低过度表达基因,促进弱表达基因,恢复基因表达水平使其更接近正常组织。

随后,利用开放存取数据库,通过RGES预测的药物对肝癌、乳腺癌和结肠癌的疗效得到了矫正。Chen更关注肝癌细胞系,因为相对乳腺癌和结肠癌,肝癌研究数据相对较少。所以,他不得不使用RGES打分系统测试药物和其他生物活性分子对非肝癌细胞系的作用。幸运的是,RGES系统功能足够强大,在多方比对之后仍能预测哪些分子可以杀死肝癌细胞。

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原文标题:Reversal of cancer gene expression correlates with drug efficacy and reveals therapeutic targets

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