计算机如何通过系统生物学方法帮助我们找到哮喘中皮质类固醇耐药性的生物标志物?

哮喘是一种慢性疾病,影响下呼吸道,阻碍肺部的空气运动和气体交换。哮喘的特点是支气管炎症,特别是在哮喘发作时,会导致呼吸困难、喘息、咳嗽和胸闷。

全世界约有3亿人患有这种疾病,每年约有30万人死亡。大多数症状通过吸入皮质类固醇(ICS)得到控制,这是第一线治疗方法。皮质类固醇模拟了我们体内自然产生的激素的作用,更具体地说,是位于肾脏顶部的肾上腺。当使用的剂量高于你身体的正常量时,皮质类固醇会促进抗炎反应,但会产生严重的不良反应。然而,大约10%的哮喘患者需要非常高剂量的ICS,并且对皮质类固醇治疗表现出不同程度的不敏感。这些患者有严重的哮喘,消耗了很大比例的卫生保健资源。抛开成本不谈,严重哮喘患者的生活质量严重受损,这对医生来说是一个巨大的临床挑战。

因此,在严重哮喘患者中寻找与皮质类固醇敏感性相关的生物标志物是当务之急。不幸的是,临床诊断皮质类固醇不敏感是困难的,并没有很好地建立。患者必须在7至14天的每日全身性皮质类固醇治疗后证明无效。

在分子水平上,情况并不令人鼓舞应由皮质类固醇治疗激活的多种抗炎过程似乎在皮质类固醇耐药患者中减少。此外,严重哮喘受到许多环境因素的影响,这些因素促进了整个肺部的异质免疫反应。从这个意义上说,如今,研究小组正在设法描述这种疾病官方manbetx手机版的分子过程如何被用作诊断和预后测试。在这项任务中,计算机可以帮助我们理解大规模数据(全球分析基因编码蛋白质)衍生自高通量技术的综合模型。

图1所示。假定的严重哮喘的细胞信号通路。

在科学界,我们正生活在后基因组时代,这将引导我们深入了解复杂的生物系统。这使得系统生物学得以发展,这是一门新的科学学科,有助于从单一分子的角度解释复杂的过程。系统生物学专注于预测模型,量化生物系统的所有分子实体(蛋白质或基因),以评估它们在网络中的相互作用。这些网络的行为可以被认为是一种生物标志物。基于这一原则,我们的团队制定了一项寻找严重哮喘生物标志物网络的策略。因此,我们利用成人皮质类固醇耐受性哮喘患者支气管肺泡灌洗的表达数据预测了一个网络。该网络由高连接的基因组成,具有调节网络内所有密集区域(集群)的潜力。因此,我们确定了48个主要和相互作用的基因。其中一些基因对应于受体(EGFR, EGR1, ESR2, PGR),转录因子(MYC, JAK),细胞因子(IL8, IL6, IL1B),一种趋化因子(CXCL1),一种激酶(SRC)和一种环加氧酶(PTGS2),这些被描述为与炎症环境和严重皮质类固醇耐受性哮喘相关(图1)。这些标记物是临床验证的候选物,之后将有助于早期诊断这种非常复杂的疾病或开发新的治疗方法。

何塞·爱德华多·巴尔加斯
婴儿中心-南里奥格兰德州天主教大学。
OCS(比较组学和系统)组。
巴西阿雷格里港6681号伊皮兰加大街

出版

从支气管肺泡灌洗样本中鉴定哮喘皮质类固醇抵抗的生物标志物网络。
Vargas JE, Porto BN, Puga R, Stein RT, Pitrez PM
Mol Biol rep 2016年7月

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