En el perfil quimiogenético, las perturbaciones genéticas sistemáticas se utilizan para comprender la contribución de cada gen a una determinada respuesta a un fármaco 1,2,3. Estos experimentos son valiosos y pueden revelar información importante sobre las respuestas a los fármacos, incluido el objetivo de unión del fármaco y los mecanismos de entrada/eflujo del fármaco. Sin embargo, debido a que estos experimentos generalmente se realizan de manera combinada para evaluar todos los genes simultáneamente, la generación de conocimientos mecanicistas a partir de los datos de perfiles quimiogenéticos puede ser un desafío.
Los mecanismos de control y las dependencias genéticas para la muerte celular inducida por fármacos tienden a ser difíciles de resolver en los datos de perfiles quimiogenéticos. Hay varias razones para este problema, pero muchas de ellas se derivan de los impactos de la variación en la proliferación celular4. Por ejemplo, debido a que las células proliferan exponencialmente, el efecto de una perturbación genética en la tasa de proliferación tiene un mayor impacto en el tamaño de la población que el cambio en las tasas de mortalidad celular. Además, debido a que esta sensibilidad sesgada se exacerba con el tiempo y debido a que estos experimentos generalmente se realizan durante varias semanas, la mayoría de los estudios están optimizados para ser altamente sensibles a los defectos de proliferación y esencialmente insensibles a los cambios en la muerte celular inducida por fármacos. Otras cuestiones relacionadas con la proliferación incluyen la coordinación variada entre la proliferación y la muerte (por ejemplo, qué tan rápido crece cada clon mientras también muere, y si esto varía entre las perturbaciones genéticas) y las variaciones en las tasas de proliferación para cada clon en ausencia de un medicamento, lo que cambia el número esperado de células que deberían/podrían haberse recuperado si el medicamento no fuera efectivo. La conclusión es que los experimentos de perfiles quimiogenéticos generalmente califican el impacto de las perturbaciones genéticas utilizando mediciones que son proporcionales al tamaño relativo de la población, comparando poblaciones tratadas y no tratadas. Debido a que el tamaño de la población es un producto tanto del crecimiento celular como de las tasas de muerte celular, desde la perspectiva de la muerte celular, la proliferación representa una influencia confusa.
Para remediar estos problemas, creamos un Método para Evaluar la Muerte Utilizando un Enfoque Asistido por Simulación (MEDUSA)5. MEDUSA trabaja interpretando los datos de tamaño relativo de la población observados a través de la lente de simulaciones computacionales para inferir la combinación de las tasas de crecimiento y mortalidad inducidas por fármacos que generaron la respuesta observada a los fármacos para cada clon genético. Los datos previos sugieren que el método puede inferir con precisión cómo las perturbaciones genéticas afectan la tasa de mortalidad inducida por fármacos, pero la precisión de este método depende de una comprensión detallada de cómo la proliferación celular y la muerte celular son coordinadas por un fármaco y cómo estas tasas varían con el tiempo 5,6. Además, las inferencias basadas en MEDUSA requieren que se pruebe un fármaco en una dosis que cause una muerte celular sustancial. Es importante destacar que estas condiciones de farmacograma crean preocupaciones adicionales sobre el tamaño de la población inicial y la duración de los ensayos, que deben considerarse y optimizarse cuidadosamente. En este protocolo, describimos cómo establecer un estudio de perfil quimiogenético para el análisis basado en MEDUSA y proporcionamos un uso detallado de este método analítico. El objetivo general de MEDUSA es determinar cómo la deleción de cada gen afecta las tasas de crecimiento y mortalidad inducidas por fármacos.