Ученые создали бесплатный веб-сервис для совместного анализа работы генов и метаболизма

Print 07 Июня 2016
ТАСС

Выводы, полученные с помощью программы, можно применять при создании лекарств против аутоиммунных заболеваний и рака

МОСКВА, 2 июня. /ТАСС/. Группа ученых из России, США, Канады и Германии разработала веб-сервис GAM ("Genes and Metabolites" - "Гены и метаболиты") для комплексного изучения биологических процессов в клетках, сообщает пресс-служба Университета ИТМО.

Программа обнаруживает связи между изменениями в метаболизме и генах, что позволяет ученым разобраться, как функционируют, например, клетки иммунной системы или опухоли. Выводы, полученные с помощью сервиса, можно применять при разработке лекарств против аутоиммунных заболеваний и рака. Результаты работы опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.

"Наш сервис - серьезная помощь биологам и иммунологам, которые исследуют влияние метаболизма на клинические изменения. В предыдущих исследованиях мы показали высокую эффективность разработанного нами алгоритма и подтвердили результаты программного анализа экспериментально. Большое число научных групп обращалось к нам за помощью, поэтому сотрудник Университета ИТМО Алексей Сергушичев создал веб- сервис, чтобы ученые могли самостоятельно воспользоваться программой", - приводятся в пресс-релизе слова руководителя проекта, профессора университета Вашингтона в Сент-Луисе Максима Артемова.

Алгоритм

Программа GAM сравнивает исходные данные по концентрациям метаболитов и активностям генов с базами, в которых описано большинство биологических процессов в стандартном состоянии. Затем она строит схему - граф, в вершинах которого расположены различные вещества, а ребрами обозначены их пути превращения в ходе химических реакций. Для каждой вершины программа определяет вес - показатель значимости метаболита в общем процессе, зависящий от отклонения его концентрации от нормы. Таким образом, можно идентифицировать процессы в клетке через анализ двух состояний: контрольного (нормального) и при воздействии внешнего фактора.

Изучение аутоиммунных и онкологических заболеваний

GAM-сервис может быть применен для изучения аутоиммунных патологий, при которых необходимо дезактивировать иммунную систему, атакующую здоровые ткани: такой дисбаланс в работе иммунной системы определяется как метаболизмом, так и активностью (экспрессией) генов.

В метаболические пути входят также ферменты, катализирующие химические реакции. Без необходимых ферментов реакция не идет, а они как раз кодируются генами. С помощью этого веб-сервиса можно изучать изменения не только концентраций метаболитов, но и экспрессии генов. Так ученые смогут разобраться в механизмах клеточных процессов и выделить ключевые реакции при протекании различных аутоиммунных заболеваний. В будущем это позволит разрабатывать регуляторы иммунной системы, например, иммунные супрессоры для эффективного лечения таких патологий, как сахарный диабет I типа или хронический гепатит В, причиной которых как раз является сбой в работе иммунной системы.

Также разработка ученых будет полезна для биологов и фармакологов, изучающих процессы, происходящие внутри раковых клеток. При помощи GAM можно составить подробную карту метаболических путей в таких клетках и выявить механизмы развития опухоли. В одной из предыдущих работ ученые, используя созданный алгоритм, уже показали, что замедление определенных процессов метаболизма в раковых клетках способно снизить темпы роста опухоли.

Новый сервис хорошо подходит как для нецелевого анализа сети реакций с неизвестными исследователю закономерности, так и для обнаружения сигнальных веществ, от которых иммунная система получает информацию об изменениях в метаболизме, и изучения их роли во внутриклеточных процессах.

В пресс-релизе отмечается, что сегодня в мире нет сервисов, аналогичных этому по функциональности, простоте, эффективности и доступности. Воспользоваться программой может любой желающий.

Источник

Вернуться к разделу