用脫靶效應尋找老藥新靶點

2020-11-24 科學網

 

藥物副作用有時也是有好處的,能夠導致有關藥物的意想不到的新療效。(圖片提供:CORBIS)

 

意想不到的藥物副作用經常被歸因於藥物對設計之外的額外靶點的作用所致,即所謂的脫靶效應。日前,在《科學》雜誌上發表的一篇論文中,德國科學家利用副作用特徵確定了不同藥物作用於相同靶點分子的可能性,同時鑑別出上市藥物新的潛在治療應用。

 

藥物脫靶效應是典型的副作用並且可能是有害的,但是在一些情況下,它們被證明也是有好處的,能夠導致有關藥物的新的以及意想不到的療效。此外,在一些情況下,由不相干的藥物引起的類似副作用是由於它們共同的脫靶交互作用所導致的。

 

通過觀察,德國海德爾堡歐洲分子生物學實驗室(EMBL)的Monica Campillos和同事提出,藥物之間的一種共有的副作用特徵或許能夠用來預測以前未知的靶點。為了驗證這一學說,Campillos和同事首先設計了一種類似副作用的計算機測量方法。利用來自藥物組合插入物的信息,副作用被根據有關一體化醫學語言系統醫學特徵的本體論進行了分類。由於並非所有的副作用都獨立於另一種副作用,並且有些副作用比其他的副作用發生得更為頻繁,因此副作用是被加重的。

 

利用這些加重的方案以及統計學意義上的合併評估,研究人員確立了一種有關副作用類似性的測量方法。這種方法的預測能力隨後利用一系列涉及502種已知人體靶點的藥物進行了評估。在這些藥物中,在副作用類似性與兩種藥物共享一個蛋白質靶點的可能性之間的一種清晰的相互關係被建立起來。

 

為了更進一步研究他們這項預測技術的潛在優勢,研究人員大規模分析了746種人用上市藥物,這些藥物的副作用信息是清楚的,其中的244種藥物沒有標明人體靶點。基於副作用中的類似性,他們預測有1018對藥物共享了一個靶點,這一可能性至少有25%。研究人員用相應的424種藥物構建了一個網絡,其中有261對表現出化學差異的藥物具有截然不同的治療特徵。在這些藥物對中,有20對被挑選出來在生物體外的細胞試驗中進行更進一步的分析。在20個藥物對中,有13對至少有1種預測靶點的黏合活性被證實,其中11種的黏合親和力足以導致副作用。在這些經過證明的預測中,有兩個之前未知的神經系統脫靶是因為質子泵抑制劑rabeprozole所致,它們是多巴胺受體(DRD3)和血清素受體(HTR1D)。Rabeprozole現在被用來作為一種抗潰瘍藥物,因此可能在其他的治療中具有額外的用途。

 

研究人員指出,將這種方法應用於上市藥物或作為一種潛伏期的篩選方法,能夠潛在地加速藥物研製,並有可能提供有關藥物副作用的分子機制新視角。(來源: 科學時報 群芳)

 

(《科學》(Science),DOI: 10.1126/science.1158140,Monica Campillos,Peer Bork)

相關焦點

  • 瑞典製藥公司科學家設計出規避CRISPR脫靶效應方案
    K Joung合作,在9月12日的Nature Letter上發文表示,他們設計出了一種可有效規避CRISPR脫靶效應的方案。在小鼠體內進行的研究表明,利用他們體內非靶點驗證VIVO 策略(verification of in vivo off-targets)可以穩定地鑑定出CRISPR在體內全基因組中的脫靶效應。
  • ...再取新進展!楊輝等團隊系統介紹GOTI的全基因組脫靶效應檢測方法
    【學術前沿】 再取新進展!楊輝等團隊系統介紹GOTI的全基因組脫靶效應檢測方法 2020-09-01 15:57 來源:澎湃新聞·澎湃號·政務
  • 仿製藥沒動力 創新藥又太難 不妨試試「老藥新用」
    當下的生物製藥行業,量採已經讓仿製藥的利潤空間極度壓縮;跟隨老靶點的模仿創新又很難殺入市場藍海,包賺不賠;而獨創創新雖然前景很好,但是研發失敗率實在太高。在這種情況下,「老藥新用」策略將是一種不錯的選擇。藥物再利用是指對那些已經上市,或正在開發、開發停止的藥物進行相關研究,轉而用於新的治療用途的研發策略。
  • 研究人員開發「關閉開關」有望解決CRISPR的脫靶效應問題
    研究人員在《Communications Biology》雜誌上發表了他們的這一研究結果,成功地證明了一種更為精確的基因編輯,並抑制了非預期的基因缺失、插入或突變,即所謂的靶向效應。 儘管以前研究人員開發出來一些方法,報導了較少的與CRISPR技術相關的脫靶效應,但研究人員指出,這些方法往往顯示出較低的編輯效率。
  • ...關於GST-HG141全球創新藥在B肝治療新靶點上取得重大進展的公告
    [大事件]廣生堂:關於GST-HG141全球創新藥在B肝治療新靶點上取得重大進展的公告 時間:2018年09月17日 18:51:42&nbsp中財網 證券代碼:300436 證券簡稱:廣生堂 公告編號:2018104 福建廣生堂藥業股份有限公司 關於GST-HG141全球創新藥在B肝治療新靶點上
  • 張鋒團隊CRISPR基因編輯系統可減少脫靶效應
    不過Cas9也並非沒有限制,比如切割非靶點序列的脫靶效應就是一個問題。鑑於CRSPR-Cas系統在微生物中廣泛存在,科學家們將Cas蛋白的類型範圍不斷擴大,尋找新秀,例如Cas12a。根據蛋白質晶體結構的線索,研究人員通過4個點突變,得到了重新設計的新Cas12b,讓酶的活性位點更容易和DNA靶序列接近。經過重新設計的Cas12b,基因組編輯的潛能如何呢?在細胞培養實驗中,研究人員針對多個基因的多個靶序列考察了Cas12b的編輯效率。
  • 新進展!如何解決CRISPR技術的脫靶效應?
    CRISPR最初的形式是用一條RNA鏈引導CAS9酶到基因組中的特定位置。CAS9在DNA上起到分子剪切的作用,切斷了DNA的兩條鏈,細胞嘗試修複製動器會使基因失效。或者研究人員可以用切口插入一個新的DNA序列。鹼基編輯器將引導RNA連接到只切斷一條DNA鏈的CAS9上。這種分子複合物包括脫氨酶,這種酶能在化學上把一種鹼基轉變成另一種鹼基。
  • 老藥新用 罕見病用藥的新捷徑
    老藥新用在兩個階段可以實現:確定候選藥物和檢測療效。對老藥新用機會的確定是一個新興的創新領域,它可以跨越簡單的臨床偶然性、先進的樣本採集方法和基因表達模式的分析。通常,偶然性一直是老藥新用的主要驅動力。麻風病的治療是一個典型的例子。
  • 創新藥研發中的靶標偏差及解決之道
    表面上看,藥物研發的靶標池似乎已經相當寬廣,但是在實際研發中,藥企仍然遭遇因靶點選擇偏差引起的失敗。藥物研發靶點偏差的原因主要有兩類,對疾病機制的認知不足,以及藥物在體內的脫靶效應。 03 靶點偏差原因之二:脫靶效應 脫靶效應(off-target effects)指藥物與設計之外的其他靶標發生作用,經常會導致意想不到的藥物副作用。在藥物臨床前篩選中,如果脫靶作用引起較嚴重的副作用,則會被去除。
  • 骨架遷躍與老藥新用
    藥物化學的一個基本任務是研究所謂的構效關係(SAR),基本的過程是用某一個固定生物活性測試方法(如酶抑制活性)來測一系列化合物在這個測試中的活性。然後分析這些化合物結構差異與活性變化的關係來預測什麼樣的結構改造可能帶來更好的生物活性。
  • Science | 科學家成功開發新型檢測技術,可實時檢測基因編輯脫靶效應!
    脫靶效應有可能導致基因突變,其不確定性和未知的安全風險限制了基因編輯技術的推廣應用。目前的基因編輯技術尚無法精準靶向目標序列,並不產生脫靶效應。科學家認為,既然無法完全避免,為安全起見,更好地了解、控制可能產生的脫靶效應是一個不錯的選擇。因此,脫靶檢測方法的開發成為了基因編輯領域的一個研究熱點。
  • 規避CRISPR的「脫靶效應」 關鍵在引導RNA
    但是,這一顛覆性技術的「脫靶效應」一直是阻礙其應用的關鍵障礙之一。近日,科學家們找到了一種預測CRISPR準確性的方法,能夠有效限制其錯誤編輯。© ISTOCK.COM/KMLMTZ66; © ISTOCK.COM/MACROVECTORCRISPR-Cas9基因編輯技術的有效運行依賴於Cas9酶在特定目標位點切割DNA。
  • 北京市科委:開展「老藥新用」篩選,為製藥企業提供有潛力的藥物靶點
    該中心與中國醫科院病原所等合作開展「老藥新用」篩選,為製藥企業提供有潛力的藥物靶點。同時,支持北京企業加緊開展抗體、疫苗等藥物研發。許強說,市科委支持疫情防控所需藥品生產。根據近期國家推出的診療方案,主動服務多家企業在春節期間積極調整計劃,優先安排納入方案的藥物生產,主要包括連花清瘟膠囊(顆粒)、金花清感顆粒、重組人幹擾素注射液等。
  • 如何用機器學習解決「基因編輯」脫靶效應?
    又一次,計算機科學家和生物學者站在一起,對抗人類向內探索的挑戰——用機器學習預測基因編輯 CRISPR 中的脫靶效應。 今年年初,發表在《自然》生物工程雜誌上的一篇論文描述了 Elevation 這項工具。
  • 新工具能顯著降低基因編輯脫靶效應
    本文轉自【科技日報】;最新發現與創新 科技日報北京5月19日電 (記者瞿劍)記者19日從中國農科院獲悉,該院深圳農業基因組研究所左二偉研究組聯合中科院腦科學與智能技術卓越創新中心、中科院上海營養與健康研究所,根據蛋白結構預測了基因編輯過程中產生脫靶效應的重要胺基酸
  • Science:科學家利用新方法「劍指」CRISPR脫靶效應
    CRISPR是通過在特定位點切割DNA來編輯基因組,但有時該工具也會「出錯」,比如說在DNA的其他地方進行切割,即所謂的脫靶效應。科學家們一直在努力攻克這個將CRISPR技術應用於臨床的「絆腳石」。與之前僅限於在實驗室中通過細胞培養的檢測脫靶效應不同,新的DISCOVER-Seq方法依賴於細胞的自然修復過程來識別切口,所以它侵入性更小且更可靠。「在誘導多能幹細胞、患者細胞和小鼠中,我們測試了新的DISCOVER-Seq方法。結果表明,新方法可以用於任何系統,不僅僅限於實驗室。」 通訊作者、蘇黎世聯邦理工學院開設實驗室的Jacob Corn博士說道。
  • 能顯著減低脫靶效應?Synthego正在開發下一代光控 CRISPR技術
    近年來,CRISPR/Cas9 已經迅速發展為醫學領域一種最具潛力的基因編輯工具,它是繼鋅指核酸內切酶以及轉錄激活子樣效應因子核酸酶之後的又一種工程化核酸內切酶,被喻為 「基因魔剪」。但是,CRISPR 技術發展還不到十年,CRISPR/Cas9 系統在帶來一系列開創性成績的同時,也存在一系列的局限性,包括脫靶和染色體易位等。
  • Nature:Editas創始人再破「脫靶效應」,向精準CRISPR時代邁進
    這項最新的成果闡述了經改版的Cas9酶是如何降低與靶DNA( target DNA)的非特異性互作,這將大大擴大基因編輯技術的應用範圍。論文的通訊作者J. Keith Joung博士稱,研究小組一直在針對CRISPR/Cas9系統的脫靶效應進行研究。
  • 衰老生物學:尋找人生「不老藥」
    「不老藥」的研究在當代並非虛無縹緲、遙不可及,雖然長生不老難以實現,但是延緩衰老、預防和治療老年性疾病,從而改善老年人的生活質量、實現健康老齡化,在科學上是可行的。  因此,深入探究衰老的本質、揭開衰老謎團、找到延緩衰老的「金鑰匙」,已然成為生物醫學界攻關的重點——這就是衰老生物學。
  • 老藥新用或是新冠肺炎治療「捷徑」—新聞—科學網
    北京醫院藥學部主任胡欣: