سير عمل تكامل البيانات لتحديد مجموعات الأدوية التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية

يحدث التفاعل القاتل الاصطناعي بين جينين عندما لا تؤثر ضربة قاضية واحدة لأي منهما على صلاحية الخلية ولكن ضربة قاضية لكلا الشريكين القاتلين الاصطناعيين تؤدي إلى فقدان صلاحية الخلية أو موت الخلية. ويمكن أن يؤدي الجمع بين مجموعات البيانات غير المتجانسة إلى تحديد التفاعلات القاتلة الاصطناعية التي يمكن استهدافها بتوليفات العقاقير في أمراض مثل السرطان، بهدف وقف انتشار الخلايا. مفهوم الفتك الاصطناعية هو من مصلحة لأي مرض في انتشار الخلايا التي هي قضية.

أما بالنسبة للسرطان، يتم بالفعل استهداف التفاعلات الجينية القاتلة الاصطناعية في الأورام المتحولة BRCA باستخدام مثبطات PARP. ويمكن لجهود مثل جهودنا أن توسع نطاق استخدام هذا المفهوم للتفاعلات الجينية الأخرى وكيانات السرطان. في مختبرنا، قمنا باختبار تركيبات الأدوية المتوقعة حسابيا التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية في سياق سرطان الثدي.

ابدأ باسترداد البيانات من BioGRID. استخدم مستعرض الويب لتنزيل أحدث ملف تفاعل BioGRID بتنسيق tab2. تصفية الأعمدة للاحتفاظ فقط تلك ذات الصلة لخطوات التحليل اللاحقة.

بعد ذلك ، فلتر الفتك الاصطناعي والتفاعلات الوراثية السلبية. استخدم المعلومات الموجودة في عمود النظام التجريبي لتقييد مجموعة البيانات في الإدخالات ذات القيمة الجينية السلبية أو الفتك الاصطناعي. تحديد الأنواع التي تم الإبلاغ عن التفاعلات القاتلة الاصطناعية من خلال تحديد عدد معرفات ضريبة شركاء التفاعل القاتل الاصطناعي ، والتي ستقدم تقديرا لعدد هذه التفاعلات المتاحة لكل كائن حي.

لاسترداد تقويم العظام البشري للكائنات الحية النموذجية ذات الصلة من Ensembl BioMart ، حدد مجموعة بيانات الكائن الحي النموذجي المعني ، وانقر على السمات ، وحدد اسم Gene. ثم انقر على مجموعة البيانات، وحدد الجينات البشرية. مرة أخرى، انقر فوق سمات، وحدد اسم جين.

ثم انقر فوق النتائج. تحقق من النتائج الفريدة فقط، وانقر فوق Go.Automatize عملية الاسترداد، وإرسال الاستعلام مباشرة إلى BioMart RESTful الوصول لاسترداد أزواج الجينات orthologous. إذا كان استرداد البيانات يدويا عبر واجهة ويب Ensembl BioMart، إعادة تسمية وملاحظة أن خط الرأس تمت إضافته تلقائيا.

من أجل استرداد الجينات البشرية التقويمية للكائنات الحية النموذجية الأخرى ، استبدل قيمة سمة الاسم لعنصر مجموعة البيانات الأولى باسم مجموعة بيانات Ensembl المعنية. بعد ذلك، تجاهل أي إدخالات للجينات بدون تجانس، وجمع جميع التعيينات المتجانسة في ملف واحد، وإضافة خرائط وهمية للجينات البشرية. بالإضافة إلى ذلك، أضف إدخالات اصطناعية للجينات البشرية.

قم بإعداد ملف synlet للانضمام اللاحق بإضافة عمود جديد يحمل مزيجا من معرف الضريبة ورمز الجينات لكل شريك تفاعل. انضم إلى التفاعلات القاتلة الاصطناعية استنادا إلى معرف ضريبة الكائن الحي ورمز الجينات مع أزواج تقويم العظام المستردة. استرداد أزواج الهدف المخدرات من DrugBank من قسم التنزيلات، وإنشاء حساب أولا إذا لزم الأمر.

تقييد ملف هدف المخدرات DrugBank إلى الأعمدة ذات الصلة. احتفظ فقط بالإدخالات للكيانات الجزيئية البشرية. ثم، استخراج الأعمدة ذات الصلة، وتصفية البيانات للأنواع البشرية.

منذ يتم توفير اسم الدواء والمخدرات الهدف المعلومات في ملفين CSV منفصلة، يجب دمج المعلومات من الملفين. من أجل القيام بذلك ، يجب أولا تطبيع إدخالات اسم الدواء. ثم تطبيع ملف الهدف المخدرات أن يكون سطر واحد لكل دواء.

تابع ملف مفردات DrugBank، واستخراج الأعمدة ذات الصلة. منذ يتم توفير اسم الدواء والمعلومات المستهدفة المخدرات في ملفين CSV منفصلة, دمج المعلومات من الملفين باستخدام ID.Join DrugBank المشتركة التفاعل القاتل الاصطناعية مع ملف اسم الدواء المستهدف المخدرات ولدت في الخطوة السابقة باستخدام أعمدة رمز الجينات, التأكد من إضافة أسماء المخدرات لكلا الشريكين من كل تفاعل قاتل الاصطناعية. وأخيرا، استرداد المعلومات عن التجارب السريرية من ClinicalTrials.gov.

لسهولة الوصول، استخدم قاعدة البيانات العلائقية التي توفرها مبادرة تحويل التجارب السريرية، وإنشاء حساب أولا إذا لزم الأمر. حل الأدوية المقترحة في المذيبات المناسبة، مثل DMSO أو PBS، في أربعة تركيزات مختلفة على الأقل. أضف الأدوية إلى خلايا سرطان الثدي البشرية المصنفة في طبق من 96 بئرا ، واحتضانها للفترة الزمنية المطلوبة لتحديد قيم التركيز المثبطة.

استخدام القدرة على البقاء أو موت الخلايا المبرمج المقايسة الاختيار لتحديد صلاحية الخلية مع تركيبات المخدرات المختلفة والتركيزات، بدءا من IC50 المنشأة سابقا. ثم، تحديد الآثار السامة للخلايا التآزر من تركيبات المخدرات عن طريق حساب مؤشر combinatorial بهم. وقد استخدمت هذه الطريقة لتحديد تركيبات المخدرات التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية في سرطان المبيض.

وتبين أن 21 عقارا فريدا ساهمت في 84 تركيبة من العقاقير المحددة تستهدف مجموعة من 39 تفاعلا قاتلا اصطناعيا. واستخدم نفس سير العمل لتحديد 243 تركيبة أدوية واعدة تستهدف 166 زوجا من الجينات الفتاكة الاصطناعية في سياق سرطان الثدي. تم اختبار مجموعات مختارة لتأثيرها على صلاحية الخلية وموت الخلايا المبرمج في خطين خلايا سرطان الثدي.

نتائج فحص الجدوى لcelecoxib، حمض الزوليدرونيك، والجمع بين حمض الزوليدرونيك وcelecoxib في SK-BR-3 خطوط خلايا سرطان الثدي أظهرت أنه عندما مجتمعة الأدوية كان لها تأثير تآزري كبير على صلاحية الخلية. المرفق الخامس و 7-AAD تلطيخ الخلايا SK-BR-3 تعامل مع اثنين من الأدوية بأنفسهم، وأظهرت مجتمعة أن النسبة المئوية للخلايا المبرمج والنخري في وقت متأخر زادت بعد العلاج مع مزيج المخدرات. عند محاولة هذا البروتوكول، خذ الوقت اللازم لتحديد أسماء الأدوية المقابلة ل DrugBank لجميع الأدوية والتدخلات التي تم استردادها من التجارب السريرية.

ويمكن كذلك استخدام إدراج بيانات إضافية مثل ملامح التعبير الجيني أو درجة التعليق التوضيحي في الأدبيات العلمية للمتفاعلين القاتلين الاصطناعيين للمرض قيد الدراسة لتحديد أولويات التفاعلات القاتلة الاصطناعية. نظرا للكمية المتزايدة من البيانات الطبية الحيوية المتاحة ، فإن توحيد القوى مع علماء الأحياء الحسابيين هو تفاعل مفيد يؤدي إلى فرضيات جديدة ليتم اختبارها في المختبر. عند العمل مع العوامل الخلوية، تأكد من اتباع إرشاداتك المحلية التي تتعامل مع معدات السلامة المختبرية والتعامل مع الكواشف الخطرة.

في أي وقت، تجنب الاتصال المباشر، وتأكد من جمع معلومات حول المادة المستخدمة قبل بدء التجربة.