זרימת עבודה של שילוב נתונים לזיהוי שילובי תרופות המכוונים לאינטראקציות קטלניות סינתטיות

אינטראקציה קטלנית סינתטית בין שני גנים מתרחשת כאשר הפלה אחת של אחד מהם אינה משפיעה על הכדאיות של התא, אבל הפלה של שני שותפים קטלניים סינתטיים מובילה לאובדן הכדאיות של התא או מוות של תאים. שילוב ערכות נתונים הטרוגניות יכול להוביל לזיהוי של אינטראקציות קטלניות סינתטיות שיכולות להיות ממוקדות על ידי שילובי תרופות במחלות כגון סרטן, במטרה לעצור את התפשטות התאים. הרעיון של קטלניות סינתטית מעניין כל מחלה שבה התפשטות תאים היא בעיה.

באשר לסרטן, אינטראקציות גנים קטלניים סינתטיים כבר ממוקדים בגידולים שעברו מוטציה ב- BRCA באמצעות מעכבי PARP. מאמצים כמו שלנו יכולים להרחיב את השימוש במושג עבור אינטראקציות גנים אחרות וישויות סרטן. במעבדה שלנו, בדקנו שילובי תרופות חזויים חישובית המכוונים לאינטראקציות קטלניות סינתטיות בהקשר של סרטן השד.

התחל באחזור נתונים מ- BioGRID. השתמש בדפדפן האינטרנט כדי להוריד את קובץ האינטראקציה העדכני ביותר של BioGRID בפורמט Tab2. סנן את העמודות כדי לשמור רק את העמודות הרלוונטיות לשלבי הניתוח הבאים.

לאחר מכן, סנן קטלניות סינתטית ואינטראקציות גנטיות שליליות. השתמש במידע בעמודה מערכת ניסיונית כדי להגביל את ערכת הנתונים לערכים בעלי ערך של קטלניות גנטית או סינתטית שלילית. זהה את המינים שעבורם דווחו אינטראקציות קטלניות סינתטיות על ידי קביעת מספר מזהי המס הסינתטיים של שותפי אינטראקציה קטלנית, אשר יספקו הערכה על מספר האינטראקציות הזמינות לכל אורגניזם.

כדי לאחזר אורתולוגים אנושיים עבור אורגניזמים מודל רלוונטיים מ Ensembl BioMart, לבחור את ערכת הנתונים האורגניזם מודל בהתאמה, לחץ על תכונות, ובחר שם גנים. לאחר מכן לחצו על Dataset ובחרו גנים אנושיים. שוב, לחץ על תכונות ובחר שם גנים.

לאחר מכן לחץ על תוצאות. בדוק תוצאות ייחודיות בלבד ולחץ על Go.Automatize של תהליך האחזור ושלח את השאילתה ישירות לגישה של BioMart RESTful לאחזור זוגות הגנים האורתולוגיים. אם אחזור הנתונים באופן ידני באמצעות ממשק האינטרנט Ensembl BioMart, שנה את שמו ושים לב ששורת הכותרת נוספה באופן אוטומטי.

על מנת לאחזר את הגנים האנושיים האורתולוגיים עבור אורגניזמים מודל אחרים, להחליף את הערך של תכונת השם של אלמנט ערכת הנתונים הראשון עם השם של ערכת הנתונים Ensembl בהתאמה. לאחר מכן, השלך את כל הערכים עבור גנים ללא הומולוגים, אסוף את כל המיפויים ההומולוגיים בקובץ אחד והוסף מיפויי דמה עבור גנים אנושיים. בנוסף, להוסיף ערכים מלאכותיים עבור גנים אנושיים.

הכן את קובץ הסינטה להצטרפות לאחר מכן על-ידי הוספת עבור כל שותף אינטראקציה עמודה חדשה המכילה את השילוב של מזהה מס וסמל גנים. הצטרפו לאינטראקציות קטלניות סינתטיות המבוססות על מזהה מס אורגניזמים וסמל גנים עם זוגות אורתולוגיים שאוחזרו. לאחזר זוגות יעד סמים מ DrugBank מהמקטע הורדות, יצירת חשבון הראשון במידת הצורך.

הגבל את קובץ יעד התרופה DrugBank לעמודות רלוונטיות. שמור רק ערכים עבור ישויות מולקולריות אנושיות. לאחר מכן, לחלץ את העמודות הרלוונטיות, ולסנן את הנתונים עבור מינים אנושיים.

מאז שם התרופה ומידע יעד התרופה מסופק בשני קבצי CSV נפרדים, המידע משני הקבצים חייב להיות ממוזג. על מנת לעשות זאת, ערכי שם התרופה חייבים תחילה להיות מנורמלים. ואז לנרמל את קובץ יעד התרופה יש שורה אחת לכל תרופה.

המשך עם קובץ אוצר המילים DrugBank, ולחלץ את העמודות הרלוונטיות. מאז שם התרופה ומידע יעד התרופה מסופקים בשני קבצי CSV נפרדים, למזג את המידע משני הקבצים באמצעות ID.Join האינטראקציה הקטלנית סינתטי dataset עם קובץ שם התרופה היעד התרופה שנוצר בשלב הקודם באמצעות עמודות סמל הגן, הקפדה להוסיף שמות סמים עבור שני השותפים של כל אינטראקציה קטלנית סינתטית. לבסוף, לאחזר מידע על ניסויים קליניים ClinicalTrials.gov.

לקבלת גישה נוחה, השתמש במסד הנתונים היחסי המסופק על-ידי יוזמת הטרנספורמציה של ניסויים קליניים, תוך יצירת חשבון תחילה במידת הצורך. להמיס את התרופות המוצעות ממיסים מתאימים, כגון DMSO או PBS, לפחות ארבעה ריכוזים שונים. מוסיפים את התרופות לתאי סרטן השד האנושיים שזרעו בצלחת של 96 באר, ומדגירה אותן לפרק הזמן הרצוי כדי לקבוע ערכי ריכוז מעכבים.

השתמש בכדאיות או בבדיקת אפופטוזיס לבחירה כדי לקבוע את כדאיות התאים עם שילובי תרופות וריכוזים שונים, החל מ- IC50 שהוקם בעבר. לאחר מכן, לקבוע את ההשפעות הציטוקסיות הסינרגטיות של שילובי התרופות על ידי חישוב האינדקס הקוקומבנטי שלהם. שיטה זו שימשה לזיהוי שילובי תרופות המכוונים לאינטראקציות קטלניות סינתטיות בסרטן השחלות.

נמצא כי 21 תרופות ייחודיות תרמו 84 שילובי סמים מזוהים מיקוד קבוצה של 39 אינטראקציות קטלניות סינתטיות. אותה זרימת עבודה שימשה לזיהוי 243 שילובי תרופות מבטיחים המכוונים ל-166 זוגות גנים קטלניים סינתטיים בהקשר של סרטן השד. שילובים נבחרים נבדקו על השפעתם על הכדאיות של התא ואפופטוזיס בשני קווי תאים סרטניים בשד.

תוצאות בדיקת הכדאיות עבור celecoxib, חומצה זולדרונית, ואת השילוב של חומצה זולדרונית ו celecoxib ב SK-BR-3 קווי תאים סרטן השד הוכיח כי בשילוב התרופות הייתה השפעה סינרגטית משמעותית על הכדאיות של התא. נספח V ו 7-AAD כתמים של תאי SK-BR-3 שטופלו בשתי התרופות בעצמם בשילוב הראו כי אחוז התאים apoptotic מאוחר נמק הוגדלה לאחר הטיפול עם שילוב התרופה. בעת ניסיון פרוטוקול זה, לקחת את הזמן הדרוש כדי לזהות שמות תרופות DrugBank המתאימים עבור כל התרופות והתערבויות שאוחזרו מניסויים קליניים.

הכללת נתונים נוספים כגון פרופילי ביטוי גנים או תואר ביאור בספרות המדעית של אינטראקציות קטלניות סינתטיות למחלה הנחקרת עשויה לשמש עוד יותר לתעדוף אינטראקציות קטלניות סינתטיות. בשל הכמות ההולכת וגדלה של נתונים ביו-רפואיים זמינים, איחוד כוחות עם ביולוגים חישוביים הוא אינטראקציה מועילה המובילה להשערות חדשניות להיבדק במעבדה. בעת עבודה עם סוכנים cytostatic, הקפד לעקוב אחר ההנחיות המקומיות שלך העוסקים בציוד בטיחות מעבדה וטיפול ריאגנטים מסוכנים.

בכל שלב, יש להימנע ממגע ישיר, ולהקפיד לאסוף מידע על החומר ששימש לפני תחילת הניסוי.