Stomach Health > elodec Zdravje >  > Q and A > želodec vprašanje

Pristop z več omiki pri razvoju zdravil proti COVID-19

Nova študija, objavljena na strežniku za tiskanje medRxiv* maja 2020 poroča o pristopu multi-omics, ki bi lahko olajšal razvoj zdravil, ki so učinkovita proti COVID-19. Multi-omics je pristop biološke analize, pri katerem so nabori podatkov večkratni »omi«, na primer genom, proteom, transkriptom, epigenom, metabolom, in mikrobiom (tj. meta-genom in/ali meta-transkriptom, odvisno od tega, kako je zaporedje).

Trije viri podatkov za prednostno obravnavo drog

Učinkovit razvoj zdravil mora racionalizirati število zdravil kandidatk, ki vstopijo v cikel, znižati stroške in čas postopka. Nedavne študije priporočajo vključevanje različnih tehnik za razvoj raziskovalnih in razvojnih raziskav ter uporabo genetskih podatkov za identifikacijo najverjetnejših uspešnih novih zdravil. Proteomika in transkriptomika sta med najdragocenejšimi področji v ta namen.

Trenutno, obstaja več kot 150 kliničnih preskušanj, ki preizkušajo zdravila, ki naj bi bila učinkovita pri povečanju preživetja in okrevanju bolnikov s COVID-19. Ti vključujejo hidroksiklorokin, klorokin, in baricitinib.

Druga pot zbiranja dokazov o potencialno koristnih zdravilih proti COVID-19 je odkrivanje gostiteljskih beljakovin, ki olajšajo vstop virusa in okužbo, in s preučitvijo možnosti preusmeritve prejšnjih tarč drog v SARS-CoV za boj proti sedanjemu virusu, hud akutni respiratorni sindrom koronavirus 2 (SARS-CoV-2).

Novi koronavirus SARS-CoV-2 Barvna skenirajoča elektronska mikrofotografija apoptotične celice (zelena), močno okužena z delci virusa SARS-COV-2 (rumena), izolirano iz vzorca bolnika. Slika je bila posneta na NIAID Integrated Research Facility (IRF) v Fort Detricku, Maryland. Zasluge:NIAID

Uporabnost tega pristopa

Nedavna študija je odkrila več kot 330 proteinov človeškega gostitelja, ki so potrebni, da virus okuži ljudi. Ti medsebojno delujejo s 26 virusnimi beljakovinami. To bi lahko pomagalo pri napredovanju raziskav in razvoja na prvi poti.

Druga metoda je bila uporabljena v nekaj študijah, ki so dali 59 mišjih genov, ki so povezani s prejšnjo okužbo s SARS-CoV. Med temi, 44 jih ima enakovredne v človeškem genomu. Z blokiranjem interakcij virusno-človeških beljakovin, morda je mogoče učinkoviteje ciljati na mehanizme virusne okužbe z manjšo možnostjo odpornosti na zdravila, v primerjavi z neposredno usmeritvijo virusa.

Primarno vprašanje pri tem pristopu je nevarnost nenamernega povzročanja drugih učinkov, ki bi lahko poslabšali kompleksna obolenja - ali bi jim celo koristili. Namen sedanje študije je oceniti, kako bi lahko te tarče zdravil vplivale na delovanje človeškega telesa, temelji na razumevanju osnovne genetike.

Dejanska študija?

Raziskovalci so uporabili protokol za določanje prednosti drog, ki so jih uspešno razvili prej, za testiranje 353 tarč zdravil, ki bi lahko vplivale na virus. Želeli so opazovati, kako so ta zdravila povzročila druge navzven opazne učinke okužbe, pa tudi, kako so dosegli predvidene in nenamerne učinke na kompleksne bolezni.

Najprej so zgradili atlas bolezni, ki prikazuje človeške beljakovine in gene, ki sodelujejo pri vstopu virusa. To je bilo izvedeno z mendelskimi randomizacijskimi študijami, zagotavlja več kot 372, 000 edinstvenih napovedi, kako zdravilo vpliva na bolezen. To je temeljilo na proteomiki plazme in tkivno specifični transkriptomiki.

Kot rezultat, uspeli so oceniti, kako bi lahko ta 353 potencialnih zdravil delovalo pri 49 fenotipih virusne okužbe, kako bi lahko vplivali na več kot 500 kompleksnih bolezni, in spremeniti 72 fenotipov bolezni. Ti rezultati so bili ocenjeni glede na podatke iz preskušanj zdravil, pa tudi genom, ki ga je mogoče drogirati, opredeliti najboljša zdravila z največjo možnostjo ponovne uporabe, in najmanj stranskih učinkov.

Ustvarili so spletno platformo z odprtim dostopom, ki vsebuje rezultate vseh testov, tako da lahko vsakdo hitro pregleda rezultate katerega koli zdravila.

Kaj je pokazala študija?

Atlas interakcij med zdravili in boleznimi zagotavlja več kot 370, 000 združenj ciljnih bolezni v 11 tkivih, pomembnih za scenarij COVID-19. Izmed njih, 833 je imel trdne dokaze iz MR slikanja 11 tkiv. 726 od teh je pokazalo tudi močno kolokalizacijo, za verjetnost kolokalizacije več kot 70%. To so bile najmočnejše ugotovitve študije.

Pomen odkrivanja takih združenj je sposobnost izvajanja analiz, kako izražanje določenih tarč vpliva na določene bolezni, odvisno od tkiva. Na primer, učinki tarč zdravil na Crohnovo bolezen, hipertenzija, atopične motnje, in sladkorno bolezen bi lahko ocenili. Od 11 do 17 ciljnih genov je bilo povezanih s temi štirimi boleznimi, na podlagi katerega so preučevali tkivo.

Drugič, tarče zdravil so bile analizirane glede povezave s 49 fenotipi virusne okužbe. Obstajata dve močni združbi, in sicer gen NEU1 s kroničnim hepatitisom in gen DPY19L1 z virusnim enteritisom. Obstajala so tudi tri manj močna, vendar sugestivna združenja, kot gen JAK2 s kroničnim hepatitisom.

Tretjič, študija je pokazala 45 možnih načinov, na katere bi lahko proteini vplivali na lastnosti bolezni, in 430 podobnih povezav z izražanjem mRNA. Med temi, 95 ciljev je bilo povezanih s 105 boleznimi ali izrazi bolezni. Gen JAK2, na primer, je povezan z devetimi fenotipi bolezni, od atopije do debelosti, kar nakazuje na potencialno pleiotropna dejanja tega gena.

Končno, odkrili so 249 združenj, kjer je cilj zdravila vplival na fenotip bolezni različno, odvisno od analiziranega tkiva. Med temi je bilo 52 edinstvenih genov, izraženih v 7 tkivih, ki so vplivali na 47 edinstvenih bolezni.

Obstaja 29 močno povezanih tkivno odvisnih učinkov zdravila na bolezen v več kot enem samem tkivu, med katerimi le dve nista pokazali enake smeri učinka, ko sta bili izraženi v krvi, pa tudi v vrsti drugih tkiv.

Na primer, gen DHODH vpliva na holesterol lipoproteinov nizke gostote (LDL). Zdravilo, ki se trži proti visokemu LDL, imenovan Leflunomid, deluje tako, da zavira ta gen. Leflunomid velja tudi za zdravljenje COVID-19.

Analiza je pokazala, da je to zdravilo izraženo le v povezavi z LDL brez številnih drugih različnih ukrepov, v širokem spektru tkiv od pljuč do debelega črevesa.

Dajanje prednosti tarč drog

Raziskovalci so dosegli 726 povezav, ki jih je MR odkril med tarčo in boleznijo, z uporabo podatkov kliničnih preskušanj in domnevnih dokazov, da so povzročili različne fenotipske učinke na različnih tkivih, najti najbolj združbe, ki se drogirajo. 499 jih je bilo edinstvenih parov tarče in bolezni, druge opazimo v več tkivih.

Ustanovili so štiri točkovalne razrede, na primer rezultat omics, rezultat preizkusa, ocena odvisnosti od drog, in oceno okužbe. Vsaka ocena je bila lestvica od 1 do 100. Za 2 od 499 združenj v 3 od 4 razredov so bili doseženi visoki rezultati, zaradi česar so postali cilji z najvišjo razvojno prioriteto. 77 jih je doseglo visoko v dveh razredih in 97 v enem. Preostalih 323 je imelo univerzalno nizke ocene in zato veljajo za najnižje prednostne cilje na področju drog.

Nekateri cilji vključujejo gen ITGB5, na katerega cilja zdravilo Cilengitide, ki je bil namenjen glioblastomom in podobnim tumorjem. Njegove visoke ocene in genetski profil kažejo, da lahko zniža visok krvni tlak. Med top 5, vsi niso imeli močne povezave s stanji, kot so srčne aritmije, kar bi lahko vplivalo na njihovo uporabo pri COVID-19.

Po drugi strani, gen TLR9, ki je tarča zdravila hidroksiklorokin, ima v dveh kategorijah visoke ocene, v drugih dveh pa nizko. Klinični dokazi o protivirusni ali klinični koristi kombinacije tega zdravila z azitromicinom še niso zbrani. Poleg tega, ta gen lahko poveča možnost embolične kapi, astma, in določena imunska stanja.

Prednosti tega pristopa

Študija je lahko spodbujala prednostno razvrščanje tarč drog na tri načine:preučevanje varnostnih vprašanj, ki bi lahko nastala zaradi ponovne uporabe zdravil za zdravljenje COVID-19; opredelitev obetavnih tarč drog; in ugotoviti, kako tarča drog vpliva na človeški pojav v različnih tkivih.

S tem pristopom, potencialno zdravilo, Baricitinib, se testira na njegovo učinkovitost pri COVID-19. Domneva se, da zavira protein JAK2, in tako zmanjša sistemsko vnetje. Vendar pa trenutna študija je predlagala, da lahko povzroči tudi kronični hepatitis. Pravzaprav, literatura kaže, da se hepatitis B po zdravljenju z zaviralcem JAK 2 ruksolitinibom ponovno aktivira.

Tri zdravila z visokim potencialom iz te študije vključujejo imunosupresivno zdravilo Leflunomide, uporablja se pri revmatoidnem artritisu, med drugimi pogoji, in cilengitid. Prvi ima protivirusno delovanje proti več virusom, in trenutna študija tudi kaže, da ima lastnosti za zniževanje lipidov, slednji ima antihipertenzivno delovanje, mogoče.

Končno, nekatere od teh tarč so izražene v več tkivih, da nastane isti fenotip, drugi pa kažejo spreminjajoče se izražanje, značilno za tkivo.

Čeprav obstajajo nekatere omejitve, študija ponuja osnovo za statistično študijo genetike in platformo z odprtim dostopom za urejanje tarč drog proti COVID-19 po prednostnem vrstnem redu. Združene študije na ravni genoma (GWAS) bi lahko dodatno izboljšale kakovost podatkov, zaradi česar je še bolj uporaben pri iskanju obetavnih tarč drog med potencialno ponovno uporabljenimi zdravili.

*Pomembno obvestilo

medRxiv objavlja predhodna znanstvena poročila, ki niso recenzirana in, zato, ne velja za dokončno, vodi klinično prakso/vedenje, povezano z zdravjem, ali se obravnavajo kot uveljavljeni podatki.