Nature子刊：篩查藥物靶點(diǎn)的新技術(shù)

日期：2012-05-29 08:24:00

知道一種藥物能發(fā)揮作用是一件了不起的事情，知道它如何發(fā)揮作用則是一種奢侈。直到現(xiàn)在，確定藥物的作用機(jī)制對(duì)于科學(xué)家們來說一直是非常枯燥和艱難的過程。

由洛克菲勒大學(xué)Tarun Kapoor領(lǐng)導(dǎo)的研究人員與康奈爾大學(xué)維爾醫(yī)學(xué)院的Olivier Elemento合作想出了一種新方法來確定藥物分子靶點(diǎn)，從方程式中剔除臆測(cè)。這種方法利用了RNA測(cè)序和先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理技術(shù)檢測(cè)了一種耐藥細(xì)胞和正常細(xì)胞之間的所有差異，指出了最有可能引起耐藥的變異，這或可表明藥物的靶點(diǎn)。

文章的第一作者、Kapoor 化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室前研究生Sarah Wacker 說：“知道一種藥物的靶點(diǎn)可使我們深入了解為何某人會(huì)對(duì)這種藥物產(chǎn)生耐藥，并且可以幫助科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)藥物可以治療的其他疾病。它還可能有助于提高藥物開發(fā)過程中藥物的效能。”

耐藥細(xì)胞是確定藥物在機(jī)體內(nèi)何處發(fā)揮效應(yīng)的一種方法，如果一種生物體對(duì)藥物耐受，通常是因?yàn)榘l(fā)生了可影響藥物靶向蛋白結(jié)合位點(diǎn)的突變。在當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)中，如果研究人員懷疑哪一種蛋白質(zhì)與之相關(guān)，他們就能夠確定其是否攜帶了突變，推斷出該蛋白質(zhì)是否是藥物的靶點(diǎn)。然而問題在于當(dāng)涉及到哪一種蛋白發(fā)生突變時(shí)，則有成千上萬的可能性，因此這種方法受試驗(yàn)和錯(cuò)誤影響。它會(huì)導(dǎo)致偏倚，因?yàn)檫€有其他的潛在分子靶點(diǎn)沒有被測(cè)試。

輸入RNA序列。這是一種讀取所有RNA（指引蛋白質(zhì)合成的分子）的技術(shù)。利用測(cè)序技術(shù)，Kapoor和她的同事們能夠觀察所有的潛在受體，縮小可能性，最終確定一個(gè)最有可能是藥物結(jié)合位點(diǎn)的蛋白。由于技術(shù)和生物信息學(xué)的進(jìn)步，這種新方法使之變?yōu)榱丝赡堋Ｉ镄畔W(xué)是一個(gè)將計(jì)算科學(xué)應(yīng)用到生物學(xué)的全新領(lǐng)域，在這種情況下是讀取和解讀RNA數(shù)據(jù)。

“RNA測(cè)序是一種相當(dāng)新的技術(shù)，且在不斷地向前發(fā)展，因此它正變得日益廉價(jià)只需更少的錢就能得到更多的數(shù)據(jù)，”Wacker說

科學(xué)家們研究了兩種細(xì)胞毒性抗癌藥物，其中一種是BI 2536，近期在臨床試驗(yàn)中接受了測(cè)試。該藥具有一個(gè)公認(rèn)的分子靶點(diǎn)PLK1蛋白。研究人員想測(cè)試一下他們的新方法看看是否會(huì)得到相同的結(jié)論。他們對(duì)耐受該藥的人類細(xì)胞進(jìn)行了RNA測(cè)序，并定位了在這些細(xì)胞中的突變。將這些突變進(jìn)行比較，在超過一種耐藥細(xì)胞中共同存在的就是PLK1。

接下來研究人員構(gòu)建出了具有PLK1突變的細(xì)胞，將它們與沒有PLK1突變的細(xì)胞放置在這一抗癌藥物中隨后進(jìn)行了比較。正如他們所懷疑的，只有攜帶突變的細(xì)胞對(duì)藥物產(chǎn)生了耐受，表明PLK1蛋白是BI 2536的主要生理靶點(diǎn)。

“我們的方法相比于其他靶點(diǎn)識(shí)別策略是一種改進(jìn)，因?yàn)樗屛覀円砸环N無偏倚的方式在人類細(xì)胞中建立了一個(gè)靶點(diǎn)的遺傳證據(jù)，”Wacker說。

在未來的研究中，Kapoor實(shí)驗(yàn)室將檢測(cè)一種沒有確定靶向位點(diǎn)的藥物，完全客觀地測(cè)試她們方法的效力。