stringtranslate.com

Токсикогеномика

Токсикогеномика — это раздел фармакологии , который занимается сбором, интерпретацией и хранением информации об активности генов и белков в конкретной клетке или ткани организма в ответ на воздействие токсичных веществ . Токсикогеномика объединяет токсикологию с геномикой или другими высокопроизводительными технологиями молекулярного профилирования, такими как транскриптомика , протеомика и метаболомика . [1] [2] Токсикогеномика стремится выяснить молекулярные механизмы, развивающиеся при проявлении токсичности, и вывести молекулярные паттерны экспрессии (т. е. молекулярные биомаркеры ) , которые предсказывают токсичность или генетическую восприимчивость к ней. [3]

Фармацевтические исследования

В фармацевтических исследованиях токсикогеномика определяется как изучение структуры и функции генома , реагирующего на неблагоприятное воздействие ксенобиотиков. Это токсикологическая субдисциплина фармакогеномики , которая в широком смысле определяется как изучение межиндивидуальных вариаций в картах полиморфизма всего генома или генов-кандидатов , маркеров гаплотипа и изменений в экспрессии генов , которые могут коррелировать с реакцией на лекарственные препараты. [4] [5] Хотя термин токсикогеномика впервые появился в литературе в 1999 году, [6] к тому времени он уже был широко распространен в фармацевтической промышленности, поскольку его происхождение было обусловлено маркетинговыми стратегиями компаний-поставщиков. Термин все еще не является общепринятым, и другие предложили альтернативные термины, такие как хемогеномика, для описания по сути той же области исследования. [7]

Биоинформатика

Природа и сложность данных (по объему и изменчивости) требуют высокоразвитых процессов автоматизированной обработки и хранения. Анализ обычно включает широкий спектр биоинформатики и статистики , [8] часто включая статистические подходы классификации . [9]

Открытие лекарств

В фармацевтическом открытии и разработке лекарств токсикогеномика используется для изучения возможных неблагоприятных (т. е. токсических ) эффектов фармацевтических препаратов в определенных модельных системах с целью сделать выводы о токсическом риске для пациентов или окружающей среды. Как Агентство по охране окружающей среды США (EPA), так и Управление по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) в настоящее время исключают возможность принятия регулирующих решений только на основе геномных данных. Однако они поощряют добровольное представление хорошо документированных, качественных геномных данных. Оба агентства рассматривают возможность использования представленных данных в каждом конкретном случае для целей оценки (например, для помощи в выяснении механизма действия или содействия подходу на основе совокупности доказательств) или для заполнения соответствующих сравнительных баз данных путем поощрения параллельного представления геномных данных и результатов традиционных токсикологических испытаний. [10]

Общественные проекты

Химические эффекты в биологических системах — это проект, организованный Национальным институтом наук о здоровье окружающей среды, который создает базу знаний токсикологических исследований, включая дизайн исследования, клиническую патологию, а также данные гистопатологии и токсикогеномики. [11] [12]

InnoMed PredTox оценивает ценность объединения результатов различных омикс- технологий с результатами более традиционных токсикологических методов для более обоснованного принятия решений при доклинической оценке безопасности. [13]

Open TG-GATEs (Проект токсикогеномики – Система оценки токсичности с помощью геномики) – это японская государственно-частная инициатива, которая опубликовала информацию об экспрессии генов и патологии для более чем 170 соединений (в основном лекарственных препаратов). [14]

Целью Консорциума по предиктивному тестированию безопасности является выявление и клиническая квалификация биомаркеров безопасности для нормативного использования в рамках «Инициативы критического пути» FDA. [ 13]

ToxCast — это программа Агентства по охране окружающей среды США по прогнозированию опасности, характеристике путей токсичности и определению приоритетов в тестировании токсичности химических веществ в окружающей среде . [15]

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 лучших методов оценки токсичности. [16] В рамках этого проекта оценивалось токсическое воздействие химических соединений на клеточные линии, полученные от людей, участвующих в проекте «1000 геномов», и определялись ассоциации с генетическими маркерами. [17] Часть этих данных использовалась в проекте NIEHS-NCATS-UNC DREAM Toxicogenetics Challenge с целью определения методов прогнозирования цитотоксичности для людей. [18] [19]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Национальный исследовательский совет (США) Комитет по передаче токсикогеномной информации неспециалистам (2005). Передача токсикогеномной информации неспециалистам: резюме семинара. The National Academies Press. doi :10.17226/11179. ISBN 978-0-309-09538-9. PMID  20669449.
  2. ^ Хамаде ХК, Афшари КА, ред. (2004). Токсикогеномика: принципы и применение . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Liss. ISBN 0-471-43417-5.
    Omenn GS (ноябрь 2004 г.). "Обзор книги: Токсикогеномика: принципы и применение". Environ. Health Perspect . 112 (16): A962. doi :10.1289/ehp.112-1247673. PMC  1247673 .
  3. ^ Мейер, Мэтью Дж.; Харрилл, Джошуа; Джонсон, Камин; Томас, Рассел С.; Тонг, Вайда; Рейгер, Джулия Э.; Яук, Кэрол Л. (2024-09-02). «Прогресс в токсикогеномике для защиты здоровья человека». Nature Reviews Genetics : 1–18. doi :10.1038/s41576-024-00767-1. ISSN  1471-0064.
  4. ^ Леско Л. Дж., Вудкок Дж. (2004). «Перевод фармакогеномики и фармакогенетики: регуляторная перспектива». Nature Reviews. Drug Discovery . 3 (9): 763–9. doi :10.1038/nrd1499. PMID  15340386. S2CID  33145913.
  5. ^ Lesko LJ, Salerno RA, Spear BB, Anderson DC, Anderson T, Brazell C, Collins J, Dorner A, Essayan D, Gomez-Mancilla B, Hackett J, Huang SM, Ide S, Killinger J, Leighton J, Mansfield E, Meyer R, Ryan SG, Schmith V, Shaw P, Sistare F, Watson M, Worobec A (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. doi :10.1177/0091270003252244. PMID  12723455. S2CID  5902873.
  6. ^ Nuwaysir EF, Bittner M, Trent J, Barrett JC, Afshari CA (1999). «Микрочипы и токсикология: наступление токсикогеномики». Молекулярный канцерогенез . 24 (3): 153–9. doi :10.1002/(SICI)1098-2744(199903)24:3<153::AID-MC1>3.0.CO;2-P. PMID  10204799.
  7. ^ Fielden MR, Pearson C, Brennan R, Kolaja KL (2005). «Доклинический анализ безопасности лекарственных средств с помощью хемогенного профилирования в печени». American Journal of Pharmacogenomics . 5 (3): 161–71. doi :10.2165/00129785-200505030-00003. PMID  15952870. S2CID  24834075.
  8. ^ Mattes WB, Pettit SD, Sansone SA, Bushel PR, Waters MD (март 2004 г.). «Разработка баз данных в токсикогеномике: проблемы и усилия». Environmental Health Perspectives . 112 (4): 495–505. doi :10.1289/ehp.6697. PMC 1241904. PMID 15033600.  Архивировано из оригинала 2008-07-04. 
  9. ^ Ellinger-Ziegelbauer H, Gmuender H, Bandenburg A, Ahr HJ (январь 2008 г.). «Прогнозирование канцерогенного потенциала гепатоканцерогенов крыс с использованием токсикогеномного анализа краткосрочных исследований in vivo». Mutation Research . 637 (1–2): 23–39. doi :10.1016/j.mrfmmm.2007.06.010. PMID  17689568.
  10. ^ Corvi R, Ahr HJ, Albertini S, Blakey DH, Clerici L, Coecke S, Douglas GR, Gribaldo L, Groten JP, Haase B, Hamernik K, Hartung T, Inoue T, Indans I, Maurici D, Orphanides G, Rembges D, Sansone SA, Snape JR, Toda E, Tong W, van Delft JH, Weis B, Schechtman LM (март 2006 г.). «Отчет о встрече: Валидация систем тестирования на основе токсикогеномики: соображения ECVAM-ICCVAM/NICEATM для нормативного использования». Environmental Health Perspectives . 114 (3): 420–9. doi :10.1289/ehp.8247. PMC 1392237 . PMID  16507466. Архивировано из оригинала 2008-10-17. 
  11. ^ Waters MD, Fostel JM (2004). «Токсикогеномика и системная токсикология: цели и перспективы». Nature Reviews Genetics . 5 (12): 938–948. doi :10.1038/nrg1493. PMID  15573125. S2CID  1368324.
  12. ^ Collins BC, Clarke A, Kitteringham NR, Gallagher WM, Pennington SR (октябрь 2007 г.). «Использование протеомики для обнаружения ранних маркеров токсичности лекарств». Мнение экспертов по метаболизму лекарств и токсикологии . 3 (5): 689–704. doi :10.1517/17425255.3.5.689. PMID  17916055. S2CID  27489795.
  13. ^ ab Mattes WB (2008). "Усилия общественного консорциума в токсикогеномике". В Mendrick DL, Mattes WB (ред.). Essential Concepts in Toxicogenomics . Methods in Molecular Biology . Vol. 460. pp. 221–238. doi :10.1007/978-1-60327-048-9_11. ISBN 978-1-58829-638-2. PMID  18449490.
  14. ^ Igarashi Y, Nakatsu N, Yamashita T, Ono A, Ohno Y, Urushidani T, Yamada H (январь 2015 г.). «Открытые TG-GATE: крупномасштабная база данных токсикогеномики». Nucleic Acids Research . 43 (выпуск базы данных): D921–7. doi :10.1093/nar/gku955. PMC 4384023. PMID 25313160  . 
  15. ^ Dix DJ, Houck KA, Martin MT, Richard AM, Setzer RW, Kavlock RJ (январь 2007 г.). «Программа ToxCast для определения приоритетов тестирования токсичности химических веществ в окружающей среде». Toxicological Sciences . 95 (1): 5–12. doi : 10.1093/toxsci/kfl103 . PMID  16963515.
  16. ^ «Проект «Токсикология в 21 веке»». www.ncats.nih.gov .
  17. ^ Abdo N, Xia M, Brown CC, Kosyk O, Huang R, Sakamuru S, Zhou YH, Jack JR, Gallins P, Xia K, Li Y, Chiu WA, Motsinger-Reif AA, Austin CP, Tice RR, Rusyn I, Wright FA (май 2015 г.). «Оценка опасности и реакции на концентрацию химических веществ на основе популяции in vitro: высокопроизводительное скрининговое исследование 1000 геномов». Перспективы охраны окружающей среды и здоровья . 123 (5): 458–66. doi :10.1289/ehp.1408775. PMC 4421772. PMID  25622337 . 
  18. ^ "NIEHS-NCATS-UNC-DREAM Toxicogenetics Challenge". Sage Bionetworks.
  19. ^ "DeepTox: Глубокое обучение для прогнозирования токсичности". Институт биоинформатики, Университет Иоганна Кеплера в Линце.

Внешние ссылки