Токсикогеномика
Токсикогеномика — раздел фармакологии занимающийся сбором, интерпретацией и хранением информации об активности генов и белков внутри конкретной клетки или ткани организма , в ответ на воздействие токсичных веществ . Токсикогеномика сочетает в себе токсикологию с геномикой или другими высокопроизводительными технологиями молекулярного профилирования, такими как транскриптомика , протеомика и метаболомика . [1] [2] Токсикогеномика пытается выяснить молекулярные механизмы, развивающиеся при проявлении токсичности, и выявить закономерности молекулярной экспрессии (т. е. молекулярные биомаркеры ), которые предсказывают токсичность или генетическую предрасположенность к ней.
Фармацевтические исследования
[ редактировать ]В фармацевтических исследованиях токсигеномика определяется как изучение структуры и функции генома , реагирующего на неблагоприятное воздействие ксенобиотиков. Это токсикологический раздел фармакогеномики , который в широком смысле определяется как изучение межиндивидуальных вариаций в однонуклеотидного полиморфизма картах всего генома или гена-кандидата, маркеров гаплотипов и изменений в экспрессии генов , которые могут коррелировать с реакцией на лекарства. [3] [4] Хотя термин токсигеномика впервые появился в литературе в 1999 г. [5] к тому времени он уже широко использовался в фармацевтической промышленности, поскольку его появление было обусловлено маркетинговыми стратегиями компаний-поставщиков. Этот термин до сих пор не является общепринятым, и другие предложили альтернативные термины, такие как хемогеномика, для описания, по сути, той же области исследований. [6]
Биоинформатика
[ редактировать ]Характер и сложность данных (по объему и изменчивости) требуют высокоразвитых процессов автоматизированной обработки и хранения. Анализ обычно включает в себя широкий спектр биоинформатики и статистики . [7] часто включая подходы статистической классификации . [8]
Открытие лекарств
[ редактировать ]При открытии и разработке фармацевтических препаратов токсигеномика используется для изучения возможных неблагоприятных (т.е. токсических ) эффектов фармацевтических препаратов в определенных модельных системах , чтобы сделать выводы о токсическом риске для пациентов или окружающей среды. И Агентство по охране окружающей среды США (EPA), и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) в настоящее время не допускают принятия регулирующих решений только на данных геномики. Тем не менее, они поощряют добровольное предоставление хорошо документированных и качественных геномных данных. Оба агентства рассматривают возможность использования предоставленных данных в каждом конкретном случае для целей оценки (например, чтобы помочь прояснить механизм действия или внести вклад в подход, основанный на совокупности доказательств) или для наполнения соответствующих сравнительных баз данных путем поощрения параллельных представлений. данных геномики и результатов традиционных токсикологических испытаний. [9]
Общественные проекты
[ редактировать ]«Химические эффекты в биологических системах» - это проект, организованный Национальным институтом наук о здоровье окружающей среды, по созданию базы знаний по токсикологическим исследованиям, включая дизайн исследований, клиническую патологию, а также данные гистопатологии и токсигеномики. [10] [11]
InnoMed PredTox оценивает ценность объединения результатов различных омических технологий с результатами более традиционных токсикологических методов для более обоснованного принятия решений при доклинической оценке безопасности. [12]
Open TG-GATEs (Проект токсикогеномики – Система оценки токсичности с помощью геномики) – это японская государственно-частная инициатива, которая опубликовала информацию об экспрессии генов и патологиях для более чем 170 соединений (в основном лекарств). [13]
Целью Консорциума прогнозного тестирования безопасности является выявление и клиническая оценка биомаркеров безопасности для использования в регулирующих органах в рамках FDA . «Инициативы критического пути» [12]
для прогнозирования опасностей, определения путей токсичности и определения приоритетности испытаний на токсичность химических веществ в окружающей среде ToxCast — это программа Агентства по охране окружающей среды США . [14]
Tox21 — это федеральное сотрудничество с участием Национальных институтов здравоохранения (NIH), Агентства по охране окружающей среды (EPA) и Управления по контролю за продуктами и лекарствами (FDA), направленное на разработку более эффективных методов оценки токсичности. [15] В рамках этого проекта оценивалось токсическое воздействие химических соединений на клеточные линии, полученные от индивидуумов проекта «1000 геномов», и определялись ассоциации с генетическими маркерами. [16] Части этих данных были использованы в проекте NIEHS-NCATS-UNC DREAM Toxicogenetics Challenge для определения методов прогнозирования цитотоксичности для отдельных лиц. [17] [18]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Комитет Национального исследовательского совета (США) по передаче информации по токсикогеномике неспециалистам (2005). Передача информации по токсикогеномике неспециалистам: резюме семинара . Пресса национальных академий. дои : 10.17226/11179 . ISBN 978-0-309-09538-9 . ПМИД 20669449 .
- ^ Хамаде Х.К., Афшари Калифорния, ред. (2004). Токсикогеномика: принципы и приложения . Хобокен, Нью-Джерси: Вили-Лисс. ISBN 0-471-43417-5 .
Оменн Г.С. (ноябрь 2004 г.). «Рецензия на книгу: Токсикогеномика: принципы и приложения» . Окружающая среда. Перспектива здоровья . 112 (16): А962. дои : 10.1289/ehp.112-1247673 . ПМЦ 1247673 . - ^ Леско Л.Дж., Вудкок Дж. (2004). «Перевод фармакогеномики и фармакогенетики: нормативная перспектива» . Обзоры природы. Открытие наркотиков . 3 (9): 763–9. дои : 10.1038/nrd1499 . ПМИД 15340386 . S2CID 33145913 .
- ^ Леско Л.Дж., Салерно Р.А., Спир Б.Б., Андерсон Д.С., Андерсон Т., Бразелл С., Коллинз Дж., Дорнер А., Эссаян Д., Гомес-Мансилла Б., Хакетт Дж., Хуанг С.М., Иде С., Киллинджер Дж., Лейтон Дж., Мэнсфилд Е., Мейер Р., Райан С.Г., Шмит В., Шоу П., Систар Ф., Уотсон М., Воробец А. (2003). «Фармакогенетика и фармакогеномика в разработке лекарств и принятии регуляторных решений: отчет о первом семинаре FDA-PWG-PhRMA-DruSafe» . Журнал клинической фармакологии . 43 (4): 342–58. дои : 10.1177/0091270003252244 . ПМИД 12723455 . S2CID 5902873 .
- ^ Нувайсир Э.Ф., Биттнер М., Трент Дж., Барретт Дж.К., Афшари Калифорния (1999). «Микроматрицы и токсикология: появление токсигеномики» . Молекулярный канцерогенез . 24 (3): 153–9. doi : 10.1002/(SICI)1098-2744(199903)24:3<153::AID-MC1>3.0.CO;2-P . ПМИД 10204799 .
- ^ Филден М.Р., Пирсон С., Бреннан Р., Колая К.Л. (2005). «Доклинический анализ безопасности лекарственных средств методом хемогеномного профилирования в печени». Американский журнал фармакогеномики . 5 (3): 161–71. дои : 10.2165/00129785-200505030-00003 . ПМИД 15952870 . S2CID 24834075 .
- ^ Мэттс В.Б., Петтит С.Д., Сансоне С.А., Бушел П.Р., Уотерс М.Д. (март 2004 г.). «Разработка баз данных по токсигеномике: проблемы и усилия» . Перспективы гигиены окружающей среды . 112 (4): 495–505. дои : 10.1289/ehp.6697 . ПМК 1241904 . ПМИД 15033600 . Архивировано из оригинала 4 июля 2008 г.
- ^ Эллингер-Цигельбауэр Х., Гмюндер Х., Банденбург А., Ар Х.Дж. (январь 2008 г.). «Прогнозирование канцерогенного потенциала гепатоканцерогенов крыс с использованием токсикогеномного анализа краткосрочных исследований in vivo». Мутационные исследования . 637 (1–2): 23–39. дои : 10.1016/j.mrfmmm.2007.06.010 . ПМИД 17689568 .
- ^ Корви Р., Ар Х.Дж., Альбертини С., Блейки Д.Х., Клеричи Л., Коке С., Дуглас Г.Р., Грибальдо Л., Гротен Дж.П., Хаазе Б., Хамерник К., Хартунг Т., Иноуэ Т., Инданс I, Мауричи Д., Орфанидес Г., Рембгес Д. , Сансоне С.А., Снейп Дж.Р., Тода Э., Тонг В., ван Делфт Дж.Х., Вайс Б., Шехтман Л.М. (март 2006 г.). «Отчет о совещании: Валидация тест-систем, основанных на токсикогеномике: соображения ECVAM-ICCVAM/NICEATM для нормативного использования» . Перспективы гигиены окружающей среды . 114 (3): 420–9. дои : 10.1289/ehp.8247 . ПМЦ 1392237 . ПМИД 16507466 . Архивировано из оригинала 17 октября 2008 г.
- ^ Уотерс, доктор медицинских наук, Фостел Дж. М. (2004). «Токсикогеномика и системная токсикология: цели и перспективы». Обзоры природы Генетика . 5 (12): 938–948. дои : 10.1038/nrg1493 . ПМИД 15573125 . S2CID 1368324 .
- ^ Коллинз BC, Кларк А., Киттерингем Н.Р., Галлахер В.М., Пеннингтон С.Р. (октябрь 2007 г.). «Использование протеомики для обнаружения ранних маркеров токсичности лекарств». Экспертное заключение по метаболизму и токсикологии лекарственных средств . 3 (5): 689–704. дои : 10.1517/17425255.3.5.689 . ПМИД 17916055 . S2CID 27489795 .
- ^ Перейти обратно: а б Мэттс ВБ (2008). «Усилия общественного консорциума в области токсикогеномики». В Mendrick DL, Mattes WB (ред.). Основные понятия токсикогеномики . Методы молекулярной биологии . Том. 460. стр. 221–238. дои : 10.1007/978-1-60327-048-9_11 . ISBN 978-1-58829-638-2 . ПМИД 18449490 .
- ^ Игараси Ю, Накацу Н, Ямашита Т, Оно А, Оно Ю, Урушидани Т, Ямада Х (январь 2015 г.). «Открытые TG-GATE: крупномасштабная токсикогеномная база данных» . Исследования нуклеиновых кислот . 43 (Проблема с базой данных): D921–7. дои : 10.1093/nar/gku955 . ПМК 4384023 . ПМИД 25313160 .
- ^ Дикс DJ, Хоук К.А., Мартин М.Т., Ричард А.М., Сетцер Р.В., Кавлок Р.Дж. (январь 2007 г.). «Программа ToxCast для определения приоритетности испытаний на токсичность химических веществ из окружающей среды» . Токсикологические науки . 95 (1): 5–12. дои : 10.1093/toxsci/kfl103 . ПМИД 16963515 .
- ^ «Проект Токсикология в XXI веке» . www.ncats.nih.gov .
- ^ Абдо Н., Ся М., Браун CC, Косик О., Хуан Р., Сакамуру С., Чжоу Ю.Х., Джек Дж.Р., Галлинс П., Ся К., Ли Ю., Чиу В.А., Моцингер-Рейф А.А., Остин С.П., Тайс Р.Р., Русин И., Райт Ф.А. (май 2015 г.). «Популяционная оценка опасности in vitro и концентрации химических веществ: высокопроизводительное скрининговое исследование 1000 геномов» . Перспективы гигиены окружающей среды . 123 (5): 458–66. дои : 10.1289/ehp.1408775 . ПМЦ 4421772 . ПМИД 25622337 .
- ^ «Вызов токсикогенетики NIEHS-NCATS-UNC-DREAM» . Сейдж Биосети.
- ^ «DeepTox: глубокое обучение для прогнозирования токсичности» . Институт биоинформатики Университета Иоганна Кеплера в Линце.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Центр исследований профессиональной и экологической токсикологии, определение исследовательских центров CROET: (Нейро)токсикогеномика и исследовательский центр детского здоровья.
