Токсикогеномика субдисциплина фармакологии , которая занимается сбором, интерпретацией и хранением информации о гене и белковой активности в конкретную клетку или ткани из в организме в ответ на воздействие токсичных веществ . Токсикогеномика сочетает в себе токсикологию с геномикой или другими высокопроизводительными технологиями молекулярного профилирования, такими как транскриптомика , протеомика и метаболомика . [1] [2]Токсикогеномика стремится выяснить молекулярные механизмы, возникшие в результате проявления токсичности, и вывести паттерны молекулярной экспрессии (т. Е. Молекулярные биомаркеры ), которые предсказывают токсичность или генетическую восприимчивость к ней.
Фармацевтические исследования
В фармацевтических исследованиях токсикогеномика определяется как изучение структуры и функции генома в ответ на неблагоприятное воздействие ксенобиотиков. Это токсикологическая субдисциплина фармакогеномики , которая в широком смысле определяется как изучение межиндивидуальных вариаций в картах однонуклеотидного полиморфизма полногеномных генов или генов - кандидатов , маркеров гаплотипов и изменений в экспрессии генов, которые могут коррелировать с реакциями на лекарства. [3] [4] Хотя термин «токсикогеномика» впервые появился в литературе в 1999 г. [5], к тому времени он уже широко использовался в фармацевтической промышленности, поскольку его происхождение было обусловлено маркетинговыми стратегиями компаний-поставщиков. Этот термин до сих пор не получил всеобщего признания, и другие предложили альтернативные термины, такие как хемогеномика, для описания, по сути, той же области исследования. [6]
Биоинформатика
Природа и сложность данных (по объему и изменчивости) требуют высокоразвитых процессов автоматизированной обработки и хранения. Анализ , как правило , включает в себя широкий спектр биоинформатики и статистики , [7] , часто в том числе статистической классификации подходов. [8]
Открытие лекарств
При открытии и разработке фармацевтических препаратов токсикогеномика используется для изучения возможных неблагоприятных (т. Е. Токсических ) эффектов фармацевтических препаратов в определенных модельных системах , чтобы сделать выводы о токсическом риске для пациентов или окружающей среды. И Агентство по охране окружающей среды США (EPA), и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) в настоящее время препятствуют принятию регулирующих решений только на основе данных геномики. Тем не менее, они поощряют добровольное предоставление хорошо задокументированных и качественных данных геномики. Оба агентства рассматривают возможность использования представленных данных в индивидуальном порядке для целей оценки (например, чтобы помочь прояснить механизм действий или внести вклад в подход, основанный на совокупности доказательств) или для заполнения соответствующих сравнительных баз данных путем поощрения параллельных представлений. данных геномики и результатов традиционных токсикологических тестов. [9]
Общественные проекты
«Химические эффекты в биологических системах» - это проект, организованный Национальным институтом наук об окружающей среде и гигиене, который создает базу знаний о токсикологических исследованиях, включая дизайн исследований, клиническую патологию, данные гистопатологии и токсикогеномики. [10] [11]
InnoMed PredTox оценивает ценность объединения результатов различных омикс- технологий вместе с результатами более традиционных токсикологических методов для принятия более обоснованных решений в доклинической оценке безопасности. [12]
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, лекарств). [13]
Консорциум прогнозирующего тестирования безопасности стремится идентифицировать и клинически квалифицировать биомаркеры безопасности для нормативного использования в рамках «Инициативы критического пути» FDA . [12]
ToxCast - это программа для прогнозирования опасностей, определения путей токсичности и определения приоритетности тестирования токсичности химических веществ в окружающей среде Агентства по охране окружающей среды США . [14]
Tox21 - это федеральное сотрудничество с участием Национальных институтов здравоохранения (NIH), Агентства по охране окружающей среды (EPA) и Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), направленное на разработку более эффективных методов оценки токсичности. [15] В рамках этого проекта были оценены токсические эффекты химических соединений на клеточные линии, полученные от людей в рамках проекта « 1000 геномов», и определены ассоциации с генетическими маркерами. [16] Части этих данных были использованы в исследовании NIEHS-NCATS-UNC DREAM Toxicogenetics Challenge, чтобы определить методы прогнозирования цитотоксичности для отдельных лиц. [17] [18]
Смотрите также
- База данных сравнительной токсикогеномики
- Фармакогенетика
- Структурная геномика
Рекомендации
- ^ Передача информации о токсикогеномике неспециалистам: Резюме семинара . Издательство национальных академий. 2005. DOI : 10,17226 / 11179 . ISBN 978-0-309-09538-9. PMID 20669449 .
- ^ Hamadeh HK, Afshari CA, ред. (2004). Токсикогеномика: принципы и применение . Хобокен, Нью-Джерси: Wiley-Liss. ISBN 0-471-43417-5.
Оменн Г.С. (ноябрь 2004 г.). «Книжное обозрение: токсикогеномика: принципы и применение» . Environ. Перспектива здоровья . 112 (16): A962. PMC 1247673 . - ^ Леско Л.Дж., Вудкок Дж. (2004). «Перевод фармакогеномики и фармакогенетики: регуляторная перспектива» . Обзоры природы. Открытие наркотиков . 3 (9): 763–9. DOI : 10.1038 / nrd1499 . PMID 15340386 .
- ^ Леско Л.Дж., Салерно Р.А., Копье Б.Б., Андерсон Д.К., Андерсон Т., Бразелл С., Коллинз Дж., Дорнер А., Эссаян Д., Гомес-Мансилла Б., Хакетт Дж., Хуанг С.М., Ид С., Киллинджер Дж., Лейтон Дж., Мэнсфилд Е., Мейер Р., Райан С.Г., Шмит В., Шоу П., Систар Ф., Уотсон М., Воробек А. (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 .
- ^ Nuwaysir EF, Биттнер М., Трент Дж., Барретт Дж. К., Афшари, Калифорния (1999). «Микроматрицы и токсикология: появление токсикогеномики» . Молекулярный канцерогенез . 24 (3): 153–9. DOI : 10.1002 / (SICI) 1098-2744 (199903) 24: 3 <153 :: AID-MC1> 3.0.CO; 2-П . PMID 10204799 .
- ^ Филден М.Р., Пирсон С., Бреннан Р., Колая К.Л. (2005). «Доклинический анализ безопасности лекарственных средств по хемогеномному профилированию в печени». Американский журнал фармакогеномики . 5 (3): 161–71. DOI : 10.2165 / 00129785-200505030-00003 . PMID 15952870 .
- ^ Мэттес В.Б., Петтит С.Д., Сансон С.А., Бушел П.Р., Уотерс Мэриленд (март 2004 г.). «Создание базы данных по токсикогеномике: проблемы и усилия» . Перспективы гигиены окружающей среды . 112 (4): 495–505. DOI : 10.1289 / ehp.6697 . PMC 1241904 . PMID 15033600 . Архивировано из оригинала на 2008-07-04.
- ^ Ellinger-Ziegelbauer H, Gmuender H, Bandenburg A, Ahr HJ (январь 2008 г.). «Прогнозирование канцерогенного потенциала гепатоканцерогенов крыс с использованием токсикогеномического анализа краткосрочных исследований in vivo». Мутационные исследования . 637 (1–2): 23–39. DOI : 10.1016 / j.mrfmmm.2007.06.010 . PMID 17689568 .
- ^ Корви Р., Ар Х. Дж., Альбертини С., Блейки Д. Х., Клеричи Л., Кок С., Дуглас Г. Р., Грибальдо Л., Гротен Дж. П., Хаасе Б., Хамерник К., Хартунг Т., Иноуэ Т., Инданс I, Мауриси Д., Орфанидес Г., Рембгес Д. , Sansone SA, Snape JR, Toda E, Tong W, van Delft JH, Weis B., Schechtman LM (март 2006 г.). «Отчет о встрече: Валидация тест-систем на основе токсикогеномики: рекомендации ECVAM-ICCVAM / NICEATM для нормативного использования» . Перспективы гигиены окружающей среды . 114 (3): 420–9. DOI : 10.1289 / ehp.8247 . PMC 1392237 . PMID 16507466 . Архивировано из оригинала на 2008-10-17.
- ^ Уотерс, доктор медицины, Фостел Дж. М. (2004). «Токсикогеномика и системная токсикология: цели и перспективы». Природа Обзоры Генетики . 5 (12): 938–948. DOI : 10.1038 / nrg1493 . PMID 15573125 .
- ^ Коллинз BC, Кларк А., Киттерингем Н.Р., Галлахер В.М., Пеннингтон С.Р. (октябрь 2007 г.). «Использование протеомики для открытия ранних маркеров токсичности лекарств». Экспертное заключение по метаболизму и токсикологии лекарств . 3 (5): 689–704. DOI : 10.1517 / 17425255.3.5.689 . PMID 17916055 .
- ^ а б Мэттес ВБ (2008). «Усилия общественного консорциума в токсикогеномике». В Mendrick DL, Mattes WB (ред.). Основные понятия токсикогеномики . Методы молекулярной биологии . 460 . С. 221–238. DOI : 10.1007 / 978-1-60327-048-9_11 . ISBN 978-1-58829-638-2. PMID 18449490 .
- ^ Игараси Ю., Накацу Н., Ямасита Т., Оно А., Оно Ю., Урушидани Т., Ямада Х. (январь 2015 г.). «Open TG-GATEs: крупномасштабная база данных токсикогеномики» . Исследования нуклеиновых кислот . 43 (выпуск базы данных): D921–7. DOI : 10.1093 / NAR / gku955 . PMC 4384023 . PMID 25313160 .
- ^ Dix DJ, Houck KA, Martin MT, Richard AM, Setzer RW, Kavlock RJ (январь 2007 г.). «Программа ToxCast для определения приоритетности тестирования токсичности химических веществ в окружающей среде» . Токсикологические науки . 95 (1): 5–12. DOI : 10.1093 / toxsci / kfl103 . PMID 16963515 .
- ^ «Токсикология в проекте 21 века» . www.ncats.nih.gov .
- ^ Абдо Н., Ся М, Браун С.К., Косык О., Хуанг Р., Сакамуру С., Чжоу Й.Х., Джек Дж. Р., Галлинс П., Ся К., Ли И, Чиу В. А., Моцингер-Райф А. А., Остин С. П., Тайс Р. Р., Русин И. Райт Ф.А. (май 2015 г.). «Популяционная оценка опасности in vitro и концентрация-реакция химических веществ: высокопроизводительное скрининговое исследование 1000 геномов» . Перспективы гигиены окружающей среды . 123 (5): 458–66. DOI : 10.1289 / ehp.1408775 . PMC 4421772 . PMID 25622337 .
- ^ «Проблема токсикогенетики NIEHS-NCATS-UNC-DREAM» . Sage Bionetworks.
- ^ «DeepTox: глубокое обучение для прогнозирования токсичности» . Институт биоинформатики Университета Иоганна Кеплера в Линце.
Внешние ссылки
- Центр исследований профессиональной и экологической токсикологии, определение исследовательских центров CROET: (Нейро) токсикогеномика и Исследовательский центр здоровья детей.