Ученые создали модель для разработки противоэпилептических препаратов
Компьютерный метод, позволивший выявить белки-мишени, связанные с эпилепсией, разработали и исследовали российские ученые из Института биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича (ИБМХ) и индийские из Пенджабского университета, 19 октября сообщает пресс-служба Министерства науки и высшего образования.
Результаты проведенной работы исследователи опубликовали в журнале Computers in Biology and Medicine. В своей статье разработчики отмечают, что у 20–40% пациентов с эпилепсией она является устойчивой (резистентной) к лекарственной терапии.
Резистентность возникает в результате действия множества механизмов, которые трудно полностью изучить на животных моделях. Поэтому ученые решили использовать инновационные достижения, позволяющие преобразовывать большие данные в информацию о возможных новых методах лечения, помогая выявлять белки-мишени для моделирования на животных.
Для этих целей они преобразовали имеющиеся геномные и протеомные данные, относящиеся к лекарственно-устойчивой эпилепсии. Воздействуя на отобранные у мышей белки, ученые создали экспериментальную модель лекарственно-устойчивой эпилепсии. В основе их модели лежит алгоритм анализа сети белок-белковых взаимодействий.
Модель может быть использована при поиске эффективных препаратов в условиях лаборатории.
Старший научный сотрудник Лаборатории структурно-функционального конструирования лекарств ИБМХ, кандидат биологических наук Сергей Иванов пояснил:
«Создание модели, воспроизводящей лекарственно-резистентную эпилепсию, является нетривиальной задачей из-за сложности и многообразия лежащих в ее основе патогенетических механизмов. Поскольку в реальном организме множество белков клетки связываются друг с другом и функционируют вместе как единое целое, в нашей работе мы полагались на принципы „сетевой фармакологии“».
Эти принципы основаны на представлении всех взаимодействий между молекулами в клетке как сети, анализ которой позволяет найти наиболее перспективные мишени для лечения или моделирования заболевания.
Алгоритм, использованный командой, идентифицирует плотный фрагмент сети с большим количеством белков, связанных с эпилепсией, и отыскивает такой белок в сети, который связан с наибольшим количеством белков, для которых связь с эпилепсией уже известна, и помещенных в список «зародышевых белков».
Найденный белок также заносится в список «зародышевых», и поиск продолжается до тех пор, пока все интересующие ученых белки не станут «зародышевыми». При этом чем раньше белок был отобран, тем выше у него вероятная связь с эпилепсией.
«В результате мы можем установить наиболее перспективные белки-кандидаты для проведения экспериментов», — заключил Сергей Иванов. Используя модель, ученые установили, что наиболее перспективными «кандидатами» стали белки, входящие в состав первого мультибелкового комплекса цепи переноса электронов в митохондриях.
Изофлавоноид ротенон вызывает усиление судорожной активности, поэтому его вводили мышам перед применением противосудорожного средства. Эксперименты показали, что полученная модель соответствует эпилепсии, резистентной к большому количеству противосудорожных препаратов и их комбинаций.
Разработчики пояснили, что созданная ими модель лучше, чем уже имеющиеся, воспроизводит лекарственно-устойчивую эпилепсию и может применяться при разработке новых эффективных препаратов для лечения эпилепсии.
