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美科学家首次用计算机与染色体的信息找到新用途

教育装备采购网 2011-08-22 09:22 围观331次

  教育装备采购网讯:染色体组指配子中所包含的染色体或基因的总和,现已作为专门的术语广泛使用。H.Winkler(1920)最初提出,单倍体的一整套染色体即为一个染色体组。这一组染色体与从属于它的原生质一起应成为分类学上的一个单位。这是最先所给与染色体组的基本概念。木原均(1980)又赋于此概念以功能上的含义,即把各种生物为保持其生活机能协调谐和而不可或缺的一组染色体作为一个染色体组。在一个染色体组为A的二倍体生物中,体细胞与生殖细胞的染色体组分别为A和AA。单倍体的产生证明了仅一套染色体组即能维持生物的生存。在二套染色体中如其所包含的所有染色体彼此两两相同时称为同源染色体组,相反,如所有染色体都不相同,则称异源染色体。处于二者之间则为部分同源染色体。病毒和原核生物中的细菌的染色体是单链的DNA(或RNA)大分子,具有各个种的特定大小,因为决定一个种的遗传信息全部贮存在一组核酸分子中,其染色体核酸分子也就是一个染色体组(或基因组),因此,所谓多瘤病毒的染色体组,大肠杆菌的染色体组等,常常意味着就是它们各自的染色体DNA分子。


  美国科学家首次使用计算机和染色体组的信息为现有药物找到新用途,比如,他们发现,用于治疗溃疡和癫痫发作的药物分别可用来治疗肺癌和炎性肠病。科学家们表示,这种方法不仅能为疾病治疗节省大量成本和资源,也表明生物信息学在药效研究领域将大有作为。

  新药上市成本高

  据美国科学促进会的消息,一种单一的新药上市平均需要花15年的时间和8亿美元的费用,并且要经过美国食品和药物管理局(FDA)以及其他监管机构严格的安全性测试。“一种新药上市一般需要10亿美元。”美国国家卫生研究院药物基因组研究网络负责人罗切尔·隆表示,“如果我们能为已经获得批准并在市面上销售的药物找到新的用武之地,就能缩短一种新药从实验室到临床应用的时间、降低相关成本并改进治疗效果。”

  斯坦福大学奥图尔·巴特博士领导的研究团队通过用计算机研究分析染色体组和药物数据来预测市面上已有药物的新用途。该研究由美国国家卫生研究院资助,相关的两篇论文已发表在8月17日出版的《科学—转化医学》杂志上。

  研究团队从美国国家卫生研究院生物技术信息基因表达数据库中获取了数据,这是一个公开的数据库,其中包含了成千上万项与染色体组有关的研究,涵盖多个课题,由世界各地的科学家提交。该数据库根据基因活动在不同环境下(诸如在患病的身体组织中或在接受药物治疗时)的变化来分门别类。

  药物和疾病之间常有意外关联

  巴特团队主要研究了100种疾病和164种药物,并编写出一套计算机程序对药物—疾病之间可能存在的成千上万种关联进行了逐一研究,以便发现其基因表达模式可能会相互抵销的药物和疾病。

  其中大部分疾病—药物之间的匹配已被广泛地应用于临床诊疗中,这是这种方法之所以可行的基础。例如,科学家们通过分析正确地预测泼尼松龙(肾上腺皮质激素类药物,具有抗炎、抗过敏、免疫抑制等作用)能治疗克罗恩病(消化道各部分,特别是小肠部位持续而起伏不定的炎症)。

  而有些匹配则令人“大跌眼镜”。巴特团队对两个这样的药物—疾病关系——抗溃疡的药物(甲腈咪胺)和肺癌之间的关系以及抗抽搐剂(托吡酯)和炎症性肠病之间的关系进行了分析。炎症性肠病是一种病因尚不清楚的慢性非特异性肠道炎症性疾病,许多研究提示其可能与免疫、感染、遗传、肠道菌群失调、食物过敏和精神因素有关,克罗恩病是其中的一种。

  为了证实抗溃疡药物和肺癌之间的关联,科学家们在实验室器皿中的人体肺癌细胞上和实验鼠身上分别测试了甲腈咪胺,在这两种情况下,与控制组(没有接受甲腈咪胺治疗的细胞或老鼠)相比较,抗溃疡药都能减慢癌细胞的生长速度。

  为了测试抗抽搐剂托吡酯是否对炎症性肠病有疗效,科学家们对表现出发炎、腹泻、溃疡、结肠有微观损伤等肠病症状的老鼠施药。结果发现,药物减轻了所有症状,有时候,其效果比泼尼松龙还要好。

  其实这种情况并不鲜见。以前,药物的新用途常常是在意外情况下被科学家们发现并加以利用的。比如,米诺地尔本来的用途是控制高血压,人们却发现它有一个有趣的副作用,那就是扭转或延缓秃头过程。因此,加拿大制药公司Upjohn推出了含米诺地尔的外用药液,用来治疗秃头及脱发。

  这项研究也有更重要的价值。科学家注意到,具有同样分子过程(比如影响免疫系统的分子过程)的疾病会“扎堆”;具有同样效果的药物(例如能减慢细胞分裂的药物)也会扎推。研究人员认为,通过研究这些扎堆疾病中令人意想不到的成员,他们能够更透彻地了解某些特定的疾病如何恶化以及某些药物在分子层面如何工作。

  “尽管这项研究刚刚起步,这些被赋予新用途的药物在人体内的功效还需要进行临床试验来证实,但这种富有创新性的方法能够快速高效地为现有药物找到新的用武之地,而且成本也很低。”罗切尔·隆表示。

来源:教育装备采购网讯 我要投稿
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