Интегрированная платформа обещает ускорить процесс обнаружения лекарств

Многие успешные а происходят из природных источников, таких как растения, грибы и бактерии, но скрининг натуральных продуктов для выявления потенциальных лекарств остается сложной задачей.


Согласно исследованию, опубликованному 30 ноября в Труды Национальной академии наук.

Основной задачей было определение механизма действия и биологической мишени нового биоактивного соединения. Еще одной важной задачей является определение молекулы или молекул, обеспечивающих биологическую активность в сложной природной смеси.

«Эти две большие концепции были в основе нашей совместной программы, и эта статья объединяет эти два вопроса в полностью интегрированном подходе», — сказал автор-корреспондент Джон Макмиллан, профессор химии и биохимии Калифорнийского университета в Санта-Круз.

Помимо Макмиллана, в сотрудничестве участвуют Скотт Локи, профессор химии и биохимии и директор Химического скринингового центра Калифорнийского университета в Санта-Круз, Роджер Линингтон из Университета Саймона Фрейзера в Британской Колумбии и Майкл Уайт из Юго-Западного медицинского центра Техасского университета.

Объединив результаты двух совершенно разных скрининга и объединив их с метаболомным анализом нового поколения своих библиотек натуральных продуктов, исследователи создали уникальную и мощную основу для биологической характеристики натуральных продуктов. Используя этот подход для скрининга небольшой коллекции случайно выбранных фракций микробных натуральных продуктов, они смогли идентифицировать известное соединение (трихостатин А) и подтвердить его механизм действия; связать известное соединение (суругамид) с новой биологической активностью (ингибирование циклинзависимой киназы); и открыть новые соединения (паркамицины А и В) с комплексной биологической активностью.

«Обнаружение известного соединения, которое группируется, как и ожидалось, говорит нам о том, что оно работает, а затем мы смогли сопоставить известное соединение с новым механизмом действия», — сказал Макмиллан. «Наконец-то мы обнаружили новое химическое соединение с уникальной биологической сигнатурой, не похожей ни на какие известные соединения. Это захватывающее открытие, которое мы хотим исследовать дальше».

Исследователи использовали биоинформатический метод под названием «Слияние сети подобия» (SNF), разработанный для интеграции сложных наборов данных, для объединения данных с двух платформ скрининга натуральных продуктов, разработанных их лабораториями. Одна платформа (Functional Signature Ontology, или FUSION), разработанная лабораторией Макмиллана, использует сигнатуры экспрессии генов, индуцируемые в клетках известными и неизвестными соединениями, в сочетании с инструментами сопоставления паттернов для указания механизмов действия через «вину по ассоциации».

«Если мы увидим аналогичные эффекты одного из этих известных соединений, это предполагает аналогичный механизм действия. Мы эффективно использовали эту технологию, чтобы понять биологическую активность ряда уникальных малых молекул», — сказал Макмиллан.