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Sequencing

从基因组学大数据中发现抗寄生虫药物的靶点

生物信息学方法找到了已获批准药物的潜在抗寄生虫功效

November 8, 2018 | APPEARED IN VOLUME 96, ISSUE 45

 

在欠发达和发展中国家,超过10亿人遭受寄生虫感染。 由于缺乏现成的治疗方法,许多患者会在一生中承受寄生虫感染所带来的苦果,包括慢性疼痛、残疾和劳动能力丧失等。 寄生虫感染所带来的苦果使寄生虫感染成为全球主要的健康和经济问题。

贝勒医学院国家热带医学院院长Peter Hotez说:“患者急需新药。但研发新药的动力并不是一直都存在。” 他表示,制药公司参与度低意味着很难为潜在的新药找到临床试验资金。

目前,一个国际研究小组正在讨论一个课题:是否有可能利用已经获批准的用于其它疾病的药物来杀死绦虫、钩虫和其他微小的寄生虫?这些寄生虫就像是破坏我们免疫系统的“纵火犯”。 为了解答这个问题,他们转向基因组研究——确切地说是令人惊讶的多达 81 种基因组。

上述提到的团队被称为国际寄生虫基因组联盟(International Helminth Genomes Consortium)。该组织已发布了一些早期基因组数据研究的结果,用于寻找 针对感染人类和牲畜的数十种扁虫和蛔虫的药物发现的新靶点 。 研究人员已经“揪出”的寄生虫上的靶点包括蛋白酶(摧毁免疫系统的酶),以及当寄生虫穿过宿主组织时能够让其消化宿主的蛋白质。 该团队还创建了一种方法来预测哪些现有的药物分子可以击中这些新发现的靶点(Nat. Genet. 2018, DOI: 10.1038/s41588-018-0262-1)。

在对不同蠕虫的45种新基因组进行测序后,威康桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)的生物信息学家Avril Coghlan及其同事将这45种基因组与其他36种寄生虫的现有基因组相结合。 他们通过软件处理数据,识别出只在寄生虫中存在、而在非寄生虫中可能并不存在的大的基因家族。 他们接着在一个名为ChEMBL的小分子数据库中,将找到的潜在寄生虫靶点与现有药物的已知靶点进行了比较。 然后,他们在已知活性药物和寄生虫靶点间建立了大约1,200个高概率匹配的列表。该列表中包括了治疗偏头痛的佐米曲坦(zolmitriptan)以及一种影响骨吸收并正处于调研中的分子奥当卡替(odanacatib)等在内的分子 。

Hotez说,这项研究很重要,因为蠕虫是最常见的人类病原体,拥有这么多种蠕虫的基因数据将有助于药物开发。 Coghlan及其同事在网站WormBase ParaSite上提供了该项目所涉及的基因组。

上述联盟中的带头研究人之一Makedonka Mitreva说:“虽然找到能够击中寄生虫靶点的已知化合物是帮助新疗法快速获批的最佳选择,但是在数据中找到还没有已知分子击中的靶点也是有趣的研究。 这些新靶点非常有吸引力,但在开始工作时,将面临更多挑战。”.

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