Биология - жизнь в деталях! Новости биологии. Энциклопедия по биологии. Словарь по биологии.

Наш век является веком безраздельного доминирования биологии в научном познании мира. Если сравнивать количество выделяемых денег, работающих сотрудников и выходящих статей, то около 3/4 мировой научной активности посвящено биологии, прежде всего молекулярной и клеточной, изучающей основы описания жизни.

Идея лечения больного, а не болезни, долгое время оставалась только благим пожеланием.

Врач-клиницист не может вникать в детали всех современных методов обследования, которые позволяют найти персональный характер того или иного заболевания. С другой стороны, параллельно и в тандеме с клиницистами работают фармацевты и фармакологи. В фармацевтике были известны методы так называемой квантовой химии, с помощью которых можно было описывать характер взаимодействия молекулы с молекулой, атома с атомом.

Но тем не менее даже методы квантовой химии переставали работать, когда речь заходила о поиске новых лекарственных форм. Можно было описать свойства каких-то частей молекул, но предсказать биологическое воздействие этой молекулы на клеточном уровне, а тем более на уровне организма, оказывалось невозможно. Помощь подошла со стороны биологов. Если мы говорим о том, что каждый фармацевтический агент действует на молекулярном уровне, то клетка представляет собой сложную систему молекулярных машин. Взаимодействие молекул определяет возможные патологии этой клетки, такие как пролиферация (бесконтрольное деление, приводящее к раку), дифференцировка, некроз или апоптоз.

Поэтому для лечения рака предложены многочисленные препараты, воздействующие на сигнальные системы клетки.

Сигнальный путь представляет собой цепь взаимодействий различных белковых молекул, в ходе которых одна молекула активирует другую. Препараты, воздействующие на сигнальные пути (мишенные, или таргетированные препараты, такие как моноклональные антитела – мабы или ингибиторы киназ – нибы), как правило, подавляют активность ключевых белков – участников процесса переноса сигнала. Однако цепь взаимодействий белков в сигнальных путях настолько разветвленная, что «выключение» одного из переносчиков может и не привести к значительному клиническому эффекту. Этим и объясняется недостаточная эффективность мабов и нибов, назначаемых, как правило, по результатам простейших иммунногистохимических тестов, в ходе которых определяют уровни экспрессии только для единичных генов (уровнем экспрессии гена называется отношение содержания белка, соответствующего данному гену, в клетках интересующего нас образца по сравнению с нормой).

С другой стороны, современные методы исследования совокупности матричной РНК (транскриптома клетки) позволяют определять уровни экспрессии многих тысяч онкогенов и онкосупрессоров, а цепи взаимодействий белков, являющихся продуктами этих генов, детально исследованы и каталогизированы. Используя указанные результаты, биоинформатик может подсказать врачу, какой таргетированный препарат окажется наиболее эффективным для конкретного онкологического больного.

Решению этой задачи посвящена разработанная нашей исследовательской группой (молекулярный биолог Антон Буздин, биоинформатик-геронтолог Алекс Жаворонков, врач-онколог Сергей Румянцев, биоинформатик Александр Алипер, математик-программист Михаил Корзинкин и др.) база знаний OncoFinder. Данный подход оказался также продуктивным для предсказания индивидуальной эффективности препаратов-геропротекторов, чему посвящена база знаний GeroScope, также разработанная в нашей группе. Системы OncoFinder и GeroScope являются базами знаний для диагностики показаний к назначению методов лечения онкологических и геронтологических заболеваний, соответственно. Исходными данными для работы этих систем являются результаты исследования (анализ на микрочипах, высокопроизводительное секвенирование и т.д.) совокупности матричной РНК (транскриптома) биоптата, взятого у индивидуальных онкологических или геронтологических пациентов. OncoFinder и GeroScope рассчитывают степень изменения в совокупности сигнальных путей (сигналоме) у данных больных, а также ранжируют возможные препараты по способности компенсировать эти изменения.