Αφηρημένο

Ένα

in silico

προσέγγιση χημική γονιδιωματικής έχει αναπτυχθεί για την πρόβλεψη του φαρμάκου επανατοποθέτηση (DR) των υποψηφίων για τρεις τύπους καρκίνου: γλοιοβλάστωμα, καρκίνο του πνεύμονα και τον καρκίνο του μαστού. Βασίζεται σε μια πρόσφατη μεγάλης κλίμακας σύνολο δεδομένων των ~ 20.000 προφίλ έκφρασης που προκαλείται από φάρμακα σε πολλαπλές καρκινικές κυτταρικές σειρές, η οποία παρέχει i) μια παγκόσμια επίπτωση της μεταγραφικής διατάραξη αμφοτέρων των γνωστών στόχων και άγνωστες off-στόχους, και ii) πλούσιες πληροφορίες σχετικά φαρμάκου κατάσταση-of-action. Πρώτον, το προφίλ έκφρασης που προκαλείται από φάρμακα φαίνεται πιο αποτελεσματική από άλλες πληροφορίες, όπως τη δομή του φαρμάκου ή γνωστό στόχο, χρησιμοποιώντας πολλαπλές σειρές δεδομένων HTS ως αμερόληπτη σημεία αναφοράς. Ιδιαίτερα, η χρησιμότητα της μεθόδου μας γερά αποδεικνύεται για τον εντοπισμό νέων υποψηφίων DR. Δεύτερον, είχαμε προβλέψει 14 υψηλής βαθμολόγησης των υποψηφίων DR αποκλειστικά με βάση τις υπογραφές έκφραση. Οκτώ από τα δεκατέσσερα φαρμάκων έδειξαν σημαντική αντι-πολλαπλασιαστική δραστικότητα έναντι γλοιοβλαστώματος?

i

.

e

., Ιβερμεκτίνη, τριφλουριδίνη, αστεμιζόλη, αμλοδιπίνη, μαπροτιλίνη, απομορφίνη, μομεταζόνη, και νορτριπτυλίνη. βαθμολογία DR μας συσχετίζεται έντονα με εκείνη των κυττάρων με βάση πειραματικά αποτελέσματα? οι κορυφαίοι επτά υποψηφίους DR ήταν θετικά, που αντιστοιχούν σε εμπλουτισμό περίπου 20 φορές σε σύγκριση με τα συμβατικά HTS. Παρά ποικίλες πρωτότυπο ενδείξεων και γνωστών στόχων, οι διαταραγμένο μονοπάτια των ενεργών υποψηφίων DR δείχνουν πέντε διακριτά μοτίβα που σχηματίζουν σφιχτά συμπλέγματα μαζί με ένα ή περισσότερα γνωστά αντικαρκινικά φάρμακα, γεγονός που υποδηλώνει τους κοινούς μηχανισμούς μεταγραφικό επίπεδο των αντι-πολλαπλασιαστική δραστικότητα.

Παράθεση: Lee H, Kang S, Kim W (2016) Drug Αλλαγή θέσης για τον καρκίνο θεραπεία που βασίζεται σε μεγάλης κλίμακας που προκαλείται από φάρμακα Μεταγραφική υπογραφές. PLoS ONE 11 (3): e0150460. doi: 10.1371 /journal.pone.0150460

Επιμέλεια: Enrique Hernandez-Lemus, Εθνικό Ινστιτούτο Γονιδιωματική Ιατρική, ΜΕΞΙΚΟ

Ελήφθη: 10 Νοέμβρη του 2015? Αποδεκτές: 15 Φεβ 2016? Δημοσιεύθηκε: 8 Μαρτίου 2016

Copyright: © 2016 Lee et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα:. Όλη η δεδομένα είναι εντός του Υποστηρίζοντας αρχεία πληροφοριών του χαρτιού και

Χρηματοδότηση:. WK υποστηρίχθηκε από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών (NRF) επιχορήγηση (NRF-2014R1A2A2A01007166) και Τεχνολογίας Πρόγραμμα Καινοτομίας (10.050.154) που χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Εμπορίου, βιομηχανίας & amp ? Ενέργειας της Κορέας

Αντικρουόμενα συμφέροντα:. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Drug επανατοποθέτηση (DR) αναφέρεται στην ταυτοποίηση νέων ενδείξεων για τις υφιστάμενες. φάρμακα [1], και θεωρείται μια αποτελεσματική οδός για την ανάπτυξη φαρμάκων διότι μειώνει το κόστος και παρακάμπτει ανησυχίες για την ασφάλεια. Ωστόσο, ανακαλύπτοντας νέες ενδείξεις με DR είναι εξαιρετικά δύσκολο, ακόμη και με καλά εδραιωμένη υψηλής απόδοσης διαλογή (HTS), λόγω των πολλών συνδυασμών των δύο δοκιμασιών και των ναρκωτικών [2]. Λόγω αυτών των περιορισμών, οι περισσότεροι επανατοποθετείται φάρμακα έχουν αναπτυχθεί serendipitously.

Στο silico

DR θεωρείται μια εναλλακτική και αποτελεσματική οδός για τη δημιουργία νέων συνδέσεων μεταξύ των ασθενειών και τα υπάρχοντα φάρμακα [3,4]. Οι πρόοδοι στα συστήματα προσεγγίσεις φαρμακολογία και την ανάπτυξη των πληροφοριών ναρκωτικά-στόχους έχουν αυξήσει την επιτυχία του

in silico

DR [5,6]. έχει χρησιμοποιηθεί ένα ευρύ φάσμα των συνόλων δεδομένων, όπως σύνολα που σχετίζονται με την χημική δομή [7,8], η σχέση με τα ναρκωτικά στόχος [9], και φαινοτυπική πληροφορίες, συμπεριλαμβανομένων των παρενεργειών των φαρμάκων [10-14]. Για παράδειγμα, Cheng

et al

. προσδιορίζονται σιμβαστατίνη και κετοκοναζόλη ως ισχυροί αντιπολλαπλασιαστικοί παράγοντες στον καρκίνο του μαστού από την ανάλυση ενός δικτύου φάρμακο-στόχου [15]. Ιδιαίτερα, μεγάλης κλίμακας χημικών γονιδιωματική δεδομένων, όπως το Χάρτη σύνδεσης ή CMAP [16], έχουν προσφέρει πλούσιες πληροφορίες σχετικά με τις λειτουργίες του κύκλου δράσης των φαρμάκων που αντικατοπτρίζονται στις transcriptomic απαντήσεις που οφείλονται σε χημικές διαταραχή. Ωστόσο, οι σχετικές επιχειρήσεις κοινής ωφελείας των διαφορετικών συνόλων δεδομένων δεν αξιολογηθεί αυστηρά, διότι η ένωση σύνολο των CMAP δεν ήταν αρκετά μεγάλο για ολοκληρωμένη στατιστική ανάλυση.

Η τελευταία έκδοση του CMAP αποτελείται από προφίλ γονιδιακής έκφρασης των πέντε κυτταρικές σειρές που έλαβαν θεραπεία με ~ 1.300 ενώσεις, από τα οποία πολλά

in silico

μεθόδους DR αναπτύχθηκαν χρησιμοποιώντας αυτό το σύνολο δεδομένων, είτε μόνο του ή σε συνδυασμό με άλλες πληροφορίες [17-25]. Η αρνητική συσχέτιση της έκφρασης του γονιδίου με μια ασθένεια οδήγησε στην ταυτοποίηση της τοπιραμάτης για την θεραπεία της φλεγμονώδους νόσου του εντέρου (IBD) και σιμετιδίνη για τη θεραπεία του αδενοκαρκινώματος του πνεύμονα [19,20]. Iskar

et al

. περαιτέρω αποκάλυψαν τους τρόπους δράσης για πολλαπλές φαρμάκων χρησιμοποιώντας δομοστοιχεία έκφραση που προκαλείται από φάρμακα συντηρημένες μεταξύ των ανθρώπων και αρουραίων. Πρόσφατα, μια παρόμοια αλλά πολύ διευρυμένη έκδοση ενός συνόλου δεδομένων χημικών γονιδιωματική ήταν δημοσίως κυκλοφόρησε από το πρόγραμμα LINCS ΝΙΗ (Βιβλιοθήκη του Ολοκληρωμένου Δικτύου με βάση το Cellular υπογραφές). Αυτό το σύνολο δεδομένων αποτελείται από υπογραφών γονιδίου έκφρασης και σύνδεση με τις πρωτεΐνες, κυτταρική φαινοτυπική και phosphoproteomic προφίλ οφείλονται σε χημικές ή γενετικής διαταραχής. Συγκεκριμένα, παράγονται τα προφίλ γονιδιακής έκφρασης των ~ 1.000 γονίδια ορόσημο (1,000 λέβα) σε απάντηση & gt? 20.000 χημικές διαταραχές σε πολλές κυτταρικές σειρές. Επιπλέον, θα συναχθεί προφίλ έκφρασης μεταγραφικό επίπεδο των ~ 20.000 γονιδίων υπολογιστικά χρησιμοποιώντας τα 1.000 γονίδια ορόσημο [26].

Σε αυτή τη μελέτη, έχουμε υιοθετήσει μια ολοκληρωμένη προσέγγιση για

in silico

DR χρησιμοποιώντας το υπογραφή έκφρασης (Ε) που προέρχεται από την πρόσφατη μεγάλης κλίμακας, χημικά γονιδιωματική σύνολο δεδομένων (LINCS) καθώς και η χημική δομή (S) και τις υπογραφές στόχου (Τ). Στη συνέχεια, εφαρμόζεται η μέθοδος μας να συμπεράνουμε υποψήφιος DR αντικαρκινικά φάρμακα για γλοιοβλάστωμα, τον καρκίνο του πνεύμονα, και καρκίνου του μαστού. Εμείς επικεντρώθηκε στην ικανότητα για την ταυτοποίηση νέων υποψηφίων DR που δεν σχετίζονται δομικά με γνωστά αντικαρκινικά φάρμακα, επειδή τα δομικά ανάλογά μπορεί να συναχθεί εύκολα από άλλες μεθόδους δομή που βασίζεται [27,28]. Το σύνολο δεδομένων LINCS καλύπτει ένα αρκετά μεγάλο αριθμό των ενώσεων που επέτρεψε την αμερόληπτη αξιολόγηση της προβλεπτικής ικανότητας της κάθε υπογραφής. Στη συνέχεια προβλέψει μυθιστόρημα υποψήφιοι DR για γλοιοβλαστώματος. Οι υψηλής βαθμολόγησης υποψήφια φάρμακα πειραματικά επικυρωθεί χρησιμοποιώντας καρκινικές κυτταρικές σειρές και πρωτογενή κύτταρα που λαμβάνονται από ασθενή. Το σύνολο δεδομένων LINCS μας έδωσε τη δυνατότητα να ερμηνεύσει τον τρόπο δράσης των επικυρωμένων υποψηφίων DR.

Υλικά και Μέθοδοι

Γνωστή πληροφοριών για τα ναρκωτικά που και ένωση-στόχος

Το γνωστό φάρμακο σύνολο (σετ KD ή

χρυσό πρότυπο

) εξήχθη από διάφορες δημόσιες βάσεις δεδομένων της DrugBank [29], CTD [30], PubChem [7], και KEGG ναρκωτικών [31] για το γλοιοβλάστωμα, καρκίνο του πνεύμονα, του μαστού και Καρκίνος. Επιπλέον, είμαστε το χέρι επιμέλεια δραστικές ενώσεις και φάρμακα από το PubMed αναζητώντας περιλήψεις που περιγράφονται ρητά δραστηριότητες κατά του καρκίνου για αυτούς τους τρεις τύπους καρκίνου (S1 πίνακα). Ένα τυπικό ερώτημα περιελάμβανε πολλές λέξεις, όπως «απόπτωση», «πολλαπλασιασμός», «κυτταρική ανάπτυξη», «κυτταροτοξικότητα», «αντι-καρκίνου», «κυτταροτοξικότητα», και «αυξημένη επιβίωση» μετά τη θεραπεία. Οι πληροφορίες ένωση-στόχος συλλέχθηκαν από 10 πηγές δημόσια δεδομένα: DrugBank [32], KEGG [31], MATADOR [33], TTD [34], KiDB [35], BindingDB [36], ChEMBL [37], Wombat [ ,,,0],38], CTD [30], και DCDB [39]. Συμπεριλάβαμε μόνο τις αλληλεπιδράσεις ένωση-στόχος υποστηρίζεται από κατευθύνεται αποδεικτικά στοιχεία, όπως η ένωση-δεσμευτικό στόχο, την ενεργοποίηση, την αναστολή, και η αντίδραση σε μια λογικά υψηλή συγγένεια (

e

.

g

., Ki & lt? 10 ηΜ). Καθ ‘όλη την ανάλυση, οι ενώσεις και οι στόχοι της πρωτεΐνης χαρτογραφήθηκαν στο NCBI PubChem αναγνωριστικά Ένωση (CID) και Εηίτεζ Gene ID στάνταρ αναγνωριστικά, αντίστοιχα.

υπογραφές έκφραση για τη ασθένειες στόχο

Τα προφίλ έκφρασης για οι στοχευόμενες ασθένειες είχαν κατεβάσει είτε από τη δικτυακή πύλη δεδομένων TCGA (https://tcga-data.nci.nih.gov) ή NCBI GEO [40], η οποία περιελάμβανε τόσο τις κανονικές και την ασθένεια συνθήκες. Τα σύνολα δεδομένων γλοιοβλάστωμα των 200 ασθενών που λήφθηκε από TCGA που χωρίστηκαν σε τέσσερα κανονικά υποτύπους-κλασική, μεσεγχυματικά, προνευρικών, και νευρικά. Τέσσερις διαφορετικές υπογραφές έκφραση εκχυλίζονται για τις αντίστοιχες υποτύπους. Για πνεύμονα και του μαστού, ελήφθησαν 11 και 16 μικροσυστοιχιών σύνολα δεδομένων, αντίστοιχα. Οι 11 σύνολα δεδομένων καρκίνο του πνεύμονα αποτελούνταν από GDS1761, GDS1312, GDS2771, GSE5364, GSE7670, GSE10072, GSE10799, GSE1987, GSE2088, GSE1037 και GSE11969. Τα 16 σύνολα δεδομένων για τον καρκίνο του μαστού αποτελούνταν από GDS817, GDS820, GDS823, GDS1761, GDS1925, GDS2250, GDS2617, GDS2618, GDS2635, GDS2739, GSE5364, GSE10780, GSE15852, GSE16443, GSE17072 και GSE20266. Όλα τα σύνολα δεδομένων μικροσυστοιχιών υποβλήθηκαν σε επεξεργασία και ομαλοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το πακέτο SAM [41]. Οι βαθμούς με εξήχθησαν ως υπογραφές έκφραση χρησιμοποιώντας FDR & lt?. 0,05 ως αποκοπής

υπογραφές έκφραση από την LINCS σύνολο δεδομένων

Το σύνολο των δεδομένων LINCS περιελάμβανε εκτενή κατάλογο των προφίλ γονιδιακής έκφρασης που δημιουργούνται από τη Βιβλιοθήκη του Ολοκληρωμένο δίκτυο που βασίζεται Cellular υπογραφές (LINCS) προεξέχουν από 59 ανθρώπινων καρκινικών κυττάρων σε απόκριση σε ~ 20.000 χημικές διαταραχές. Η ομάδα LINCS έχει παραχθεί τα προφίλ έκφρασης των γονιδίων 1.000 ορόσημο χρησιμοποιώντας ένα υψηλής απόδοσης Luminex-based δοκιμασία [42]. Τα ολόκληρα transcriptomic προφίλ για ~ 20.000 γονίδια συνάγεται από τις μετρούμενες τιμές έκφραση των γονιδίων 1000 ορόσημο. Οι υπογραφές έκφραση για τις ενώσεις που είχαν κατεβάσει από τη σελίδα LINCS έργου (www.lincsproject.org) που αποτελούνταν από τις 100 πιο πάνω και τα κάτω-ρυθμιζόμενα γονίδια για την κάθε ένωση.

Κυττάρου Δοκιμασία Βιωσιμότητας

Οι ενώσεις που χρησιμοποιούνται για τη δοκιμασία κυτταρικής βιωσιμότητας αγοράστηκαν από την Sigma-Aldrich και Enzo Life Science. Τόσο οι κυτταρικές γραμμές γλοιοβλαστώματος (Α172, T98G, U251, και U87) και πρωτογενή κύτταρα (GBL κύτταρα) καλλιεργήθηκαν σε ϋΜΕΜ μέσο υψηλής γλυκόζης κυτταρικής καλλιέργειας (HyClone? SH30243.01) συμπληρωμένο με 10% εμβρυϊκό βόειο ορό, 1% πενικιλλίνη /στρεπτομυκίνη διάλυμα, και 30 μg /ml Plasmocure (InvivoGen, μυρμήγκι-pc) αντιδραστήριο για την πρόληψη της μόλυνσης από μυκόπλασμα.

για να μετρηθεί η κυτταροτοξική δραστικότητα των υποψήφιων φαρμάκων, η μεταβολική δραστικότητα των βιώσιμων κυττάρων μετρήθηκε χρησιμοποιώντας WST αντιδραστήριο (ΕΖ-Cytox, Ντόγκεν) σε πλάκες 96 φρεατίων. Ο αριθμός των σπαρμένων κυττάρων ρυθμίστηκε σύμφωνα με το ρυθμό ανάπτυξης του κάθε κυτταρικό τύπο (100-500 κύτταρα /φρεάτιο). Εικοσιτέσσερις ώρες μετά την σπορά, τα κύτταρα υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με φάρμακα σε μια συγκέντρωση 10 μΜ και περαιτέρω καλλιεργήθηκαν για 72 ώρες στους 37 ° C. Ένα δέκατο του μέσου όγκου του αντιδραστηρίου WST προστέθηκε στα κύτταρα και μετρήθηκε η απορρόφηση στα 450 nm μετά από 2 ώρες χρησιμοποιώντας μια συσκευή ανάγνωσης μικροπλάκας SpectraMax 190 (Molecular Devices). Τα πειράματα επαναλήφθηκαν πέντε φορές.

εμπλουτισμό Διαδρομή ανάλυση

μονοπάτια KEGG είχαν κατεβάσει από τη βάση δεδομένων MSigDB (https://www.broadinstitute.org/gsea/msigdb), τα οποία αποτελούνται από 186 σειρές γονιδίων που αντιπροσωπεύουν διάφορες βιολογικές διαδικασίες. Δεδομένου ότι πολλές πορείες σχετίζονται με την ασθένεια είναι περιττή με άλλες οδούς σηματοδότησης (π.χ.

KO05200

:

Πορείες στον καρκίνο

περιλαμβάνουν

KO04310

:

Wnt

,

KO04210

:

Η απόπτωση

,

KO04115

:

p53

σηματοδότησης, κ.λπ.), θα αποκλείονται όπως 28 μονοπάτια και τα υπόλοιπα 158 πορείες χρησιμοποιήθηκαν. Η σημασία του εμπλουτισμού υπολογίστηκε χρησιμοποιώντας την υπεργεωμετρική δοκιμής. Το σύνολο δεδομένων LINCS περιέχει πολλές υπογραφές για το ίδιο φάρμακο από διαφορετικά κύτταρα και συνθήκες, όπου ο αρμονικός μέσος των αντίστοιχων ρ-τιμές ελήφθη ως αντιπροσωπευτική τιμή p του. Η προσαρμοσμένη τιμή q στη συνέχεια υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Benjamini-Hochberg. Οι αποστάσεις μεταξύ των φαρμάκων υπολογίστηκαν ως το p-value απόσταση συνημίτονο-log.

Αποτελέσματα

συλλογή και επεξεργασία δεδομένων

Κατ ‘αρχάς, έχουμε συντάξει έναν κατάλογο των γνωστών ναρκωτικών ( σετ KD) ως σημείο αναφοράς για τους τρεις τύπους καρκίνου (γλοιοβλάστωμα, καρκίνο του πνεύμονα και τον καρκίνο του μαστού) από τέσσερις δημόσιες βάσεις δεδομένων, καθώς και με επιμέλεια με το χέρι 243 δημοσιεύσεις (S1 πίνακα). Θεωρήσαμε μόνο τις ενώσεις που ρητά αναφέρεται ως δραστική κατά του στόχου της νόσου

e

.

g

., Το φάρμακο Χ προκαλεί απόπτωση, αναστέλλει τον πολλαπλασιασμό, ή εμφανίζει κυτταροτοξική δράση. Το σύνολο KD αποτελούνταν από 132, 216, και 256 ενώσεις για τη θεραπεία του γλοιοβλαστώματος, του καρκίνου του πνεύμονα, και καρκίνο του μαστού, αντιστοίχως (Σχήμα Α στο S1 File). Επιπλέον, συλλέξαμε μια εκτενή λίστα των 1155 ενώσεων (φάρμακο για τον καρκίνο που ή CD σετ) που αναφέρθηκαν για να δείξει την αντι-πολλαπλασιαστική δράση έναντι οποιουδήποτε άλλου τύπου καρκίνου, συμπεριλαμβανομένων όλων των φαρμάκων στο σύνολο KD.

Επόμενο , το διαρθρωτικό υπογραφή εξήχθη ως 1.024 κομμάτια του FP2 χημικών αποτυπωμάτων εφαρμόζονται στην Ανοικτή Βαβέλ [43] για τις ενώσεις (S

CPD) ή γνωστά φάρμακα (S

KD). Οι πληροφορίες στόχος συλλέχθηκαν από 10 δημόσιες βάσεις δεδομένων που περιλαμβάνουν 342.311 αλληλεπιδράσεις ένωση-στόχο μεταξύ 205.570 μοναδικές ενώσεις (εικόνα Α S1 αρχείου). Τα σύνολα των γονιδίων που σχετίζονται με κάθε ένωση ή φάρμακο Στη συνέχεια παρήχθησαν και υπηρέτησε ως οι υπογραφές στόχου (Τ

CPD, T

KD). Η υπογραφή της έκφρασης (Ε

CPD, E

KD) είχε κατεβάσει από LINCS και αποτελούνταν από τα διαφορικά εκφρασμένων γονιδίων (βαθμούς με) με χημική διαταραχή [26]. Πολλαπλές υπογραφές για μια μόνο ένωση ήταν κοινά επειδή υπογραφές έκφραση παρήχθησαν σε διάφορες κυτταρικές γραμμές διαφορετικής προέλευσης. Επιπλέον, το σύνολο δεδομένων LINCS περιλαμβάνεται ένα σημαντικό μέρος των ταυτοτήτων περιττή ένωσης και ορισμένες γενικές ονομασίες ένωση, 2D δομές, και /ή στερεοϊσομερή των ίδιων μοριακούς τύπους δεν διακρίνονται μεταξύ των διαφορετικών πηγών δεδομένων. Ως εκ τούτου, οι υπογραφές αυτών των παρόμοιων ενώσεων συγχωνεύθηκαν μετά τη μετατροπή τους σε κανονική μορφή χαμόγελα, αν και στερεοϊσομερή μπορεί να δείχνουν διαφορετικές φαρμακολογικές δράσεις και μερικοί είχαν αρχικά ανατεθεί διαφορετικές ταυτότητες ένωση από LINCS. Σημειώνουμε ότι η χαρτογράφηση ταυτότητας ενός στερεοϊσομερούς ήταν πολύ σπάνια μεταξύ δύο διαφορετικών στερεοϊσομερών, αλλά έγινε κυρίως με την γενική ονομασία ή SMILES χωρίς 3D πληροφορίες. Η προκύπτουσα αριθμός των μοναδικών ενώσεων μειώθηκε σε 8.860. Ορίσαμε μια

βασικό σύνολο

των 2.250 ενώσεις για τις οποίες οι τρεις τύποι των υπογραφών (S, T, και Ε) ήταν διαθέσιμα. Η τομή του συνόλου πυρήνα που και CD ήταν 304 φάρμακα (εικόνα Α S1 αρχείου). Ομοίως, παράγεται επίσης υπογραφές έκφραση της νόσου (Ε

DIS) για το γλοιοβλάστωμα (4 σετ), ο καρκίνος του πνεύμονα (11 σετ), και ο καρκίνος του μαστού (16 σετ) από TCGA [44] ή σύνολα δεδομένων δημόσιο μικροσυστοιχιών από GEO. Η λεπτομερής διαδικασία περιγράφεται στο τμήμα Υλικά και Μέθοδοι.

Επισκόπηση της ανάλυσης

Έχουμε αναπτύξει μια σειρά από ταξινομητές να προβλέψουμε DR υποψήφια φάρμακα για την θεραπεία του γλοιοβλαστώματος, καρκίνο του πνεύμονα, του μαστού και Καρκίνος. Η μέθοδος μας χρησιμοποιεί τρεις τύπους των υπογραφών που προέρχονται από τη χημική δομή (S), τα δεδομένα έκφρασης σχέση με τα ναρκωτικά-στόχους (Τ), και το γονίδιο (Ε). υποψήφιοι DR προβλέφθηκαν με βάση την ομοιότητα των υπογραφών αυτών μεταξύ των ενώσεων και της ασθένειας (ή γνωστά φάρμακα του). Η απόδοση πρόβλεψη ήταν επιμελώς επιθεωρούνται κατά τρόπο αμερόληπτο, χρησιμοποιώντας i) ένα συμβατικό σύστημα διασταυρωμένης επικύρωσης που χρησιμοποιεί γνωστά φάρμακα (σύνολο KD) ως σημείο αναφοράς, ii) το 29 αντικαρκινικές HTS σύνολα δεδομένων για 11,000-41,000 ενώσεις, και iii) αναλύσεις . βασίζεται σε κυτταρικές σειρές καρκίνου του γλοιοβλαστώματος και τα πρωτογενή κύτταρα που λαμβάνονται από ασθενή

το έργο που περιγράφεται στο παρόν αποτελείται από τρία στάδια: 1) υπογραφές κτίριο του συνεταιρίζεσθαι, 2) την κατασκευή μιας σειράς των ταξινομητών, και 3) την αξιολόγηση της απόδοσης πρόβλεψης. Ο σκοπός του πρώτου σταδίου ήταν να συνδέσει ενώσεων και μια ασθένεια στόχο (ή γνωστά αντικαρκινικά φάρμακα του) με βάση την ομοιότητα των τριών τύπων υπογραφής (Σχήμα 1Α). Συνολικά, δημιουργήθηκαν επτά διαφορετικοί τύποι των ενώσεων που ήταν ανεξάρτητες μεταξύ τους. Πρώτον, μια ένωση είχε προβλεφθεί ως ένας υποψήφιος DR βάση την δομική ομοιότητα του με τα γνωστά φάρμακα (S

CPD-S

KD). Η έκφραση (Ε) και του στόχου (Τ) υπογραφές ουσιαστικά είναι μια λίστα των γονιδίων που θα μπορούσαν να συνδέονται με οποιαδήποτε μέθοδο για την ανάλυση του γονιδίου σύνολο εμπλουτισμού. Ως εκ τούτου, θα μπορούσε να δημιουργήσει έξι πρόσθετους τύπους των ενώσεων μεταξύ των ενώσεων (Τ

CPD, E

CPD) και της νόσου (Τ

KD, E

KD, E

DIS). Χρησιμοποιήσαμε το

Tanimoto συντελεστή

ως μέτρο της ομοιότητας υπογραφής, επειδή όλες οι υπογραφές μπορούν να εκπροσωπούνται ως ένα δυαδικό διάνυσμα 0s και 1s-

i

.

e

., Η παρουσία ή απουσία γονιδίων ή δομικών δακτυλικά αποτυπώματα. Επειδή οι πολλαπλές υπογραφές επιτρέπεται για μία ένωση και της νόσου, υπολογίσαμε το μέσο όρο των τιμών των συντελεστών Tanimoto για ένα δεδομένο ζεύγος ένωση-ασθένεια.

(Α) Το δομικό (S), στόχου (Τ), και έκφρασης (Ε) υπογραφές για κάθε ένωση (κύκλοι στα αριστερά) και της νόσου (τετράγωνα στα δεξιά) συγκρίθηκαν. Οι ενώσεις υποδεικνύονται με διακεκομμένες γραμμές σε τρεις κατηγορίες (S: κίτρινο, T: πράσινο, Ε: κόκκινο), ανάλογα με τον τύπο της ένωσης υπογραφής. (Β) Συνολικά, επτά διαφορετικά ταξινομητές δομήθηκαν με βάση την ομοιότητα μεταξύ της ένωσης και της υπογραφής στόχου ή των συνδυασμών τους (S, Τ, Ε, ST, SE, ΤΕ, και STE). Οι βαθμολογίες DR υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας μια σειρά από ταξινομητές που βασίζονται σε μια λογιστική παλινδρόμηση με τη γνωστή σειρά των ναρκωτικών (σύνολο KD) που χρησιμοποιούνται ως σημείο αναφοράς. (Γ) Η απόδοση αξιολογήθηκε χρησιμοποιώντας τρία ανεξάρτητα σύνολα δεδομένων: Ι) η μέση AUC των 100 γύρους επικύρωση 3 φορές σταυρό, II) σε σύγκριση με τις 29 σειρές του NCI-60 DTP ανθρώπινη κυτταρική σειρά όγκου HTS δεδομένων, και III) πειραματική επικύρωση των αντι-πολλαπλασιαστική δραστηριότητα, χρησιμοποιώντας κυτταρικές σειρές καρκίνου και πρωτογενή κύτταρα. Μια ερμηνεία της οδού επιπέδου του τρόπου φάρμακο της δράσης έγινε για την ενεργό τους υποψηφίους DR για το γλοιοβλάστωμα (IV).

Η

Το δεύτερο στάδιο αφορούσε την κατασκευή μιας σειράς ταξινομητές για την πρόβλεψη των υποψηφίων DR (Εικόνα 1Β ). Για να συγκρίνετε την απόδοση κάθε υπογραφή, επτά ταξινομητές κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας ένα λογιστικής παλινδρόμησης. Τα προκύπτοντα ταξινομητές χρησιμοποίησαν ένα ενιαίο (S, Τ, Ε), συνδυασμός των δύο (ST, SE, ΤΕ), ή όλους τους τρεις τύπους (STE) της ένωσης υπογραφών. Τέλος, η απόδοση πρόβλεψη ήταν επιμελώς επιθεωρούνται κατά τρόπο αμερόληπτο, χρησιμοποιώντας i) ένα συμβατικό σύστημα διασταυρωμένης επικύρωσης που χρησιμοποιεί γνωστά φάρμακα όπως το

χρυσό πρότυπο

, ii) το 29 μεγάλης κλίμακας HTS σύνολα δεδομένων για αντι-πολλαπλασιαστική δραστηριότητα , και iii) δοκιμασίες που χρησιμοποιούν και τις δύο καθιερωμένες κυτταρικές σειρές γλοιοβλαστώματος και γλοιοβλαστώματος πρωτογενή κύτταρα που λαμβάνονται από ασθενή. Εμείς ερμηνεύεται περαιτέρω τις πιθανές τρόπων δράσης των φαρμάκων με τη χρήση ανάλυσης εμπλουτισμό μονοπάτι που ακολουθείται από συγκρίσεις με άλλα αντικαρκινικά φάρμακα.

Η αξιολόγηση των επιδόσεων χρησιμοποιώντας το γνωστό φάρμακο (KD) σύνολο δεδομένων

Για να εξασφαλιστεί η αμερόληπτη αξιολόγηση, εμείς περιορίζεται η ανάλυσή μας στον πυρήνα σύνολο των 2.250 ενώσεις, έτσι ώστε διαφορετικοί ταξινομητές μπορούν να συγκριθούν χρησιμοποιώντας ακριβώς το ίδιο σημείο αναφοράς. Το σύνολο πυρήνας περιλαμβάνεται 79, 100, και 132 είναι γνωστό αντικαρκινικά φάρμακα (KD σετ) ως σημείο αναφοράς για το γλοιοβλάστωμα, τον καρκίνο του πνεύμονα, και καρκίνου του μαστού, αντίστοιχα. Η αρνητική σετ (1.946 ενώσεις) παρασκευάστηκε με εξαίρεση το CD που από το βασικό σύνολο.

Όπως αναφέρθηκε στην προηγούμενη ενότητα, κατασκευάσαμε επτά διαφορετικούς ταξινομητές που βασίζονται σε μία μόνο υπογραφή (S-, Τ, και E-ταξινομητής) ή συνδυασμός των πολλαπλών υπογραφών (ST-, αυ-, TE-και STE-ταξινομητής). σχετική επιδόσεις τους αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας 100 γύρων των συστημάτων διασταυρούμενης επικύρωσης τρεις φορές. Οι ταξινομητές βασίστηκαν σε ένα λογιστικής παλινδρόμησης που ζυγίζει αυτόματα τα χαρακτηριστικά συστατικό για να δώσει μια ενιαία πρόβλεψη σκορ-ο

DR σκοράρει

-scaled από μηδέν έως ένα. Οι ταξινομητές βάσει στόχου (Τ) έχουν καλύτερες επιδόσεις από τους άλλους ταξινομητές (S, E) για τον εντοπισμό γνωστά φάρμακα (βασική σειρά KD) σε όλους τους τρεις τύπους καρκίνου (Σχήμα 2). Αυτή η τάση παρατηρήθηκε σταθερά σε συνδυασμό με άλλες υπογραφές (ST, ΤΕ & gt? SE). Εμείς αιτιολογημένη ότι οι στόχοι των γνωστών φαρμάκων (KD) τείνουν να είναι καλύτερα χαρακτηρισμένο από άλλες ενώσεις, και ταξινομητές στοχοθετημένες μπορεί κατά συνέπεια ευνοεί γνωστά φάρμακα. Ως εκ τούτου, αξιολογήσαμε περαιτέρω τις ταξινομητές σε ένα πιο αμερόληπτο τρόπο στις ακόλουθες ενότητες.

Οι ταξινομητές, χρησιμοποιώντας ένα μόνο είδος της υπογραφής (S, T, και E) και οι συνδυασμοί τους (ST, SE, ΤΕ, και STE) αξιολογήθηκαν με βάση τα AUCs της καμπύλης ROC για γλοιοβλάστωμα, τον καρκίνο του πνεύμονα, και καρκίνου του μαστού. Οι τιμές AUC ήταν υπολογίζονται κατά μέσο όρο 100 γύρους 3 φορές την επικύρωση σταυρό.

Η

Η αξιολόγηση σε σχέση με τις δημόσιες HTS αντικαρκινικές

Για να αποφευχθεί η πιθανή προκατάληψη, συλλέξαμε δεκάδες μεγάλες -scale αντικαρκινικές HTS δοκιμασίες από PubChem [45]. Αυτές αποτελούνταν από οκτώ, δέκα τρία, και οκτώ HTS δοκιμασίες για GBM, καρκίνο του πνεύμονα, και καρκίνου του μαστού κυτταρικές γραμμές, αντίστοιχα (Πίνακας Α σε S1 File). Αυτές οι δοκιμασίες χρησιμοποιούνται όλες τις διαφορετικές κυτταρικές γραμμές και ήταν αρκετά διαφορετική από κάθε άλλη άποψη τόσο προσδιορίστηκαν και χτύπησε compounds-

e

.

g

., Μόνο μια επικάλυψη χτύπημα κατά 20% παρατηρήθηκε μεταξύ των δύο δοκιμασίες για GBM (AID57, AID59) (Σχήμα Β S1 αρχείου). Και πάλι, θα περιορίζεται αξιολόγηση μας στα προσδιορίστηκαν ενώσεις που ανήκαν επίσης στον πυρήνα σύνολο. Να επικεντρωθεί στην ικανότητα να προβλέψουμε μυθιστόρημα υποψηφίους DR, γνωστά φάρμακα (KD) αποκλείστηκαν από τις ενώσεις χτύπημα. Οι υπόλοιπες επιτυχίες της κάθε δοκιμασίας χωρίστηκαν σε δύο κατηγορίες: i) αντικαρκινικές επιτυχίες που ανήκαν στο CD που είτε είχαν δύο ή περισσότερα δομικά ανάλογά στο CD που με συντελεστή Tanimoto & gt? 0.7, και ii) τα νέα χτυπήματα που δεν είχαν συμπεριληφθεί στην πρώην σετ. Ως εκ τούτου, τα χτυπήματα κατά του καρκίνου αντιπροσωπεύεται εκείνων που θα μπορούσαν εύκολα να προβλέπονται επί τη βάσει δομική ομοιότητα και τις νέες επιτυχίες, οι οποίες ήταν οι δύσκολες περιπτώσεις και είναι το επίκεντρο αυτής της μελέτης.

Είναι ενδιαφέρον ότι, η απόδοση της κάθε υπογραφής ήταν σε αντίθεση με το αποτέλεσμα της προηγούμενη αξιολόγηση με βάση το σύνολο KD. Ο ταξινομητής έκφραση που βασίζεται (Ε) Τα καλύτερα προβλεπόμενη επιτυχίες αντικαρκινική και στις τρεις καρκίνους (σχήμα 3Α). Αντίθετα, ο στόχος με βάση ταξινομητή (Τ) εκτελείται χειρότερο. Η τάση αυτή ήταν πιο εμφανής στην πρόβλεψη νέων χτυπημάτων (Σχήμα 3Β). Οι ταξινομητές που βασίζονται στη δομή (S) ή η υπογραφή στόχου (Τ) ήταν ουσιαστικά σε θέση να προβλέψει νέες επιτυχίες (διάμεση τιμή AUC = 0,41 ~ 0,62), ενώ η υπογραφή της έκφρασης (Ε) εκτελείται αρκετά καλά (διάμεση τιμή AUC = 0.73 ~ 0.79, Σχήμα 3Β ). Αυτή η τάση παρατηρήθηκε σταθερά σε συνδυασμό με άλλες υπογραφές (SE & gt? ΤΕ & gt? ST). Αξίζει να σημειωθεί ότι, η ενιαία υπογραφή (Ε) με συνέπεια καλύτερη απόδοση από ό, τι μόνος σε συνδυασμό με άλλες υπογραφές (SE, ΤΕ) για τους τρεις τύπους καρκίνου. Συνολικά, η υπογραφή έκφρασης (Ε) ήταν πιο κατατοπιστική από τους δομή (S) ή στόχου (Τ) υπογραφών μεταξύ των συνόλων στοιχείων HTS για τους τρεις διαφορετικούς καρκίνους. Τα στοιχεία ανέφερε επίσης ότι προηγούμενες αξιολογήσεις οποιουδήποτε

in silico

DR θα μπορούσε να είναι μεροληπτική αν γνωστά φάρμακα χρησιμοποιήθηκαν ως η μόνη ομάδα αναφοράς, ιδιαίτερα εάν η μέθοδος εξαρτάται από τις πληροφορίες στόχος ιδιαίτερα. Αξίζει να σημειωθεί ότι, με επίκεντρο το βασικό σύνολο διατηρεί μόνο ένα μικρό σύνολο των ενώσεων για την αξιολόγηση, αλλά αυτή η προσέγγιση παρέμεινε επαρκεί για αμερόληπτη στατιστική δοκιμές χρησιμοποιώντας το ίδιο σύνολο των ενώσεων (Πίνακας Α στο S1 αρχείου). Τα αποτελέσματα της αξιολόγησης για όλες τις ενώσεις στη δέσμη στοιχείων HTS έδειξε ουσιαστικά την ίδια τάση (Σχήμα C σε S1 αρχείου).

Οι επτά ταξινομητές (S, Τ, Ε, ΣΤ, SE, ΤΕ, και STE) ήταν αξιολογήθηκαν με βάση τα AUCs της καμπύλης ROC για γλοιοβλάστωμα, τον καρκίνο του πνεύμονα, και καρκίνου του μαστού. Μόνο οι ενώσεις στον πυρήνα που αξιολογήθηκαν. Οι τιμές AUC ήταν υπολογίζονται κατά μέσο όρο 100 γύρους 3 φορές σταυρό επικύρωσης. (Α) Τυπικά παραδείγματα αξιολόγησης των επιδόσεων χρησιμοποιώντας τα δεδομένα HTS οριστεί για γλοιοβλαστώματος (AID45), ο καρκίνος του πνεύμονα (AID5), και του καρκίνου του μαστού (AID97). Οι AUCs έγιναν ανεξάρτητα υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας δύο διαφορετικά ενώσεων χτύπημα ως σημείο αναφοράς (ή θετικά) -i) οι ενώσεις hit γνωστών αντικαρκινική δράση (κόκκινες γραμμές) και ii) τις νέες επιτυχίες (πράσινες γραμμές). Η κατανομή των AUC χρησιμοποιώντας (Β) οι ενώσεις του είναι γνωστή αντικαρκινική δράση ως σημείο αναφοράς, και (Γ) το μυθιστόρημα χτυπά ως σημείο αναφοράς.

Η

Πειραματική επικύρωση της DR υποψήφια φάρμακα για γλοιοβλαστώματος

πολύμορφο γλοιοβλάστωμα (GBM) είναι η πιο κοινή και επιθετική μορφή καρκίνου του εγκεφάλου δείχνουν μία εξαιρετικά φτωχή πρόγνωση παρά ταυτόχρονη ή διαδοχική χημειο-ακτινοθεραπεία [46]. Η τεμοζολομίδη (ΤΜΖ) είναι ένα πρώτης γραμμής χημειοθεραπευτικό παράγοντα για τη θεραπεία της GBM. Ως αλκυλιωτικό παράγοντα, ΤΜΖ μεταφέρει ομάδες μεθυλίου με τις βάσεις πουρίνης του DNA, προκαλώντας μονής και διπλής σπασίματα του DNA και την επακόλουθη αποπτωτικό κυτταρικό θάνατο. Οι περισσότερες μελέτες αναφέρουν ότι η χημειοθεραπεία που παρέχει ένα περιορισμένο συνολικό όφελος επιβίωσης σε ασθενείς GBM. Ο διάμεσος χρόνος έως την υποτροπή ήταν μόνο 6,9 μήνες μετά τη συνήθη θεραπεία [47]. Ως εκ τούτου, η ανάγκη για πιο αποτελεσματικά φάρμακα είναι σαφής και ανικανοποίητες.

Εδώ, παρατίθενται οι υποψήφιοι DR για GBM και πειραματικά δοκιμαστεί δραστηριότητες αντι-όγκου τους αποκλειστικά με βάση την υπογραφή της έκφρασης. Κατ ‘αρχάς, οι ενώσεις 8860 διατάχθηκαν από το σκορ DR,

i

.

e

. η κατάταξη εκατοστημόριο των προβλέψεων από τον ίδιο ταξινομητή (Ε) όπως περιγράφεται στο προηγούμενο τμήμα. Στη συνέχεια, εφαρμόσαμε αρκετές φίλτρα: α) FDA-εγκριθεί? β) βαθμολογία DR & gt? 0.9? και γ) ένδειξη για να περάσει αιματοεγκεφαλικό φραγμό (BBB) ​​είτε από τη βιβλιογραφία ή από

in silico

πρόβλεψη σε https://www.cbligand.org/BBB. Ένα υψηλής βαθμολόγησης υποψήφιο (ιβερμεκτίνη, βαθμολογία DR = 0.98) περιλήφθηκε επίσης παρά το γεγονός ότι έδειξε να μην περάσει ΒΒΒ. Επελέγησαν Οι τελικές 14 υποψήφιοι DR, και οι δραστηριότητες κατά του όγκου τους ελέγχθηκαν με τη χρήση τεσσάρων κυτταρικών σειρών GBM και οκτώ πρωτογενή κύτταρα που λαμβάνονται από ασθενή. βαθμολογίες DR μας συσχετίζεται καλά με τις δραστηριότητες κατά του όγκου μεταξύ των κυτταρικές σειρές που δοκιμάστηκαν από την άποψη τόσο αντι-πολλαπλασιαστική δραστικότητα και το κλάσμα της σημαντικής αναστολής της ανάπτυξης (Σχήμα 4Α και 4Β). Οκτώ από τους 14 υποψήφιους ήταν σημαντικές επιτυχίες σε τρία ή περισσότερα κύτταρα GBM στα 10 μΜ. Αξίζει να σημειωθεί ότι, οι κορυφαίοι επτά υποψήφιοι έδειξαν ισχυρή δράση κατά των όγκων, που αντιστοιχεί σε περίπου 20 φορές χτύπημα εμπλουτισμός από ~ ποσοστό επιτυχίας 5% της συμβατικής διαλογής υψηλής απόδοσης.

(Α) βαθμολογίες DR, (Β), η κλάσμα αναστέλλεται σημαντικά κυττάρων που συνοψίζει τα αποτελέσματα του (C), (Γ) τα αντι-πολλαπλασιαστικές δραστηριότητες (% αναστολή ανάπτυξης) για τις κυτταρικές γραμμές τέσσερα γλοιοβλαστώματος (τέσσερις κυτταρικές σειρές του TG98, Α172, U251MG, και U87MG) και των οκτώ ασθενών προερχόμενο από πρωτογενή κύτταρα (η GBLs) στα 10 μΜ, (Δ) στις βαθμολογίες silico πρόβλεψη για ΒΒΒ μεταφορών με βάση https://www.cbligand.org/BBB. Το κόκκινο αστερίσκος υποδεικνύει πειραματική υποστήριξη για το πέρασμα του ΒΒΒ σύμφωνα με τη βιβλιογραφία. Συνολικά, αντι-πολλαπλασιαστικές δραστηριότητες σε κύτταρα γλοιοβλαστώματος συσχετίζεται έντονα με τις βαθμολογίες από το σκορ DR. Οι περισσότεροι υποψήφιοι DR έδειξαν να είναι σε θέση να περάσει το ΒΒΒ.

Η

Εμείς που ρωτήθηκαν τη βιβλιογραφία για τις εκθέσεις σχετικά με την αντικαρκινική δράση των οκτώ ενεργών υποψηφίων DR, όπως συνοψίζεται στον Πίνακα 1. Βρήκαμε ότι τέσσερα φάρμακα (ιβερμεκτίνη, αστεμιζόλη, νορτριπτυλίνη, και απομορφίνη) έχουν αναφερθεί στο παρελθόν για να δείξει αντικαρκινική δραστικότητα στον καρκίνο του εγκεφάλου. Τρία φάρμακα (τριφλουριδίνη, αμλοδιπίνη, και μαπροτιλίνη) επέδειξαν αντικαρκινική δραστικότητα σε άλλους καρκίνους αλλά όχι σε γλοιοβλάστωμα. Mometasone είναι ένα κορτικοστεροειδές και θεωρείται ένα νέο φάρμακο για τον καρκίνο, επειδή δεν έχει αναφερθεί ότι παρουσιάζουν δραστικότητα κατά του όγκου σε κάθε τύπο καρκίνου. Τα κορτικοστεροειδή έχουν χρησιμοποιηθεί για τη μείωση περινεοπλασματικής οίδημα και τις παρενέργειες που σχετίζονται με τη χημειοθεραπεία, όπως πόνος, ναυτία, έμετος και [48]. Όλες οι ενεργές υποψήφιοι DR εκτός ιβερμεκτίνη έχει αποδειχθεί ότι είναι σε θέση να περάσει το ΒΒΒ είτε σε βιβλιογραφικές αναφορές ή μέσω

in silico

πρόβλεψη.

Η

Ερμηνεία των τρόπων ναρκωτικών δράσης για την ενεργό υποψηφίους DR

ναρκωτικά που προκαλείται από transcriptomic προφίλ αντανακλούν τις άμεσες και έμμεσες αλλαγές της κυτταρικής φυσιολογίας omics κλίμακα και να παρέχουν πλούσιες πληροφορίες σχετικά με το φαρμακολογικό μηχανισμό των ναρκωτικών. Για την ερμηνεία τους τρόπους δράσης τους, πραγματοποιήσαμε ανάλυση εμπλουτισμό οδό της πάνω και κάτω-ρυθμιζόμενα γονίδια, χρησιμοποιώντας μονοπάτια KEGG. Συλλογικά, 32 και 17 πορείες ήταν σημαντικά εμπλουτισμένη στο πάνω και κάτω ρυθμιζόμενα γονίδια, αντίστοιχα, σε μια τιμή Q & lt αποκοπής? 0.1 (Σχήμα 5). Συνολικά, τα στοιχεία δείχνουν αληθοφανείς μηχανισμοί για δραστηριότητες κατά των όγκων που είναι κοινά μεταξύ των υποψηφίων DR. Up-ρυθμιζόμενη οδούς περιλαμβάνονται απόπτωσης, αμινοξέων και το μεταβολισμό των λιπιδίων, και με όγκο κατασταλτική Ρ53 /ΜΑΡΚ /σηματοδότηση Wnt, που πρότεινε ότι οι δραστηριότητες των αντι-πολλαπλασιαστικές διεργασίες αυξήθηκαν. Αντιστρόφως, κυτταρική πολλαπλασιαστική οδούς, όπως του κυτταρικού κύκλου, την αντιγραφή του DNA, την επιδιόρθωση του DNA, και ριβοσώματος συναρμολόγησης, ήταν κάτω ρυθμισμένα.

Οι τιμές ρ και προσαρμοσμένη τιμές Q τους υπολογίστηκαν με υπεργεωμετρικών δοκιμής και η μέθοδο Benjamini-Hochberg, αντίστοιχα.

Η

Τέσσερα φάρμακα (αμλοδιπίνη, αστεμιζόλη, η μαπροτιλίνη, και νορτριπτυλίνη) έντονα αυξημένο μεταβολισμό των λιπιδίων (λιπαρά στεροειδή, τερπενοειδή, και λιπαρά). Κατά συνέπεια, η αμλοδιπίνη, ένας αναστολέας των διαύλων ασβεστίου, έχει αναφερθεί στο παρελθόν να προκαλεί στεροειδογένεση [66]. Η αμλοδιπίνη και μαπροτιλίνη μετρίως πάνω ρυθμισμένα οδούς απόπτωσης που μπορεί να σχετίζονται με ΡΚϋ1 υπερέκφραση και ενεργοποίηση της κασπάσης-3, αντίστοιχα [67,68]. Αξίζει να σημειωθεί ότι, η απομορφίνη φάνηκε ότι δρα μέσω ενός διακριτού μηχανισμού: γονιδίων που σχετίζονται με το μεταβολισμό της ενέργειας μιτοχονδριακό ήταν ισχυρά ρυθμισμένα προς τα κάτω χωρίς αξιοσημείωτες αλλαγές στην απόπτωση, το μεταβολισμό, ή επιδιόρθωση του DNA. Αυτά μιτοχονδριακού μεταβολισμού γονίδια περιλαμβάνονται τα γονίδια που κωδικοποιούν συνθετάσες ATP (ATP5O, ATP5D), οξειδάσες κυτοχρώματος (COX8A, COX7), και NADH αφυδρογονάσες (NADUFS8, NADUFB2). Μιτοχονδριακή δυσλειτουργία έχει καθιερωθεί να διαμορφώνει απόπτωση και ογκογένεση [69]. Οι άλλοι δύο υποψήφιοι DR (νορτριπτυλίνη και μαπροτιλίνη) μειώθηκαν επίσης μιτοχονδριακό μεταβολισμό της ενέργειας. Κάτω ρύθμιση των γονιδίων του κυτταρικού κύκλου παρατηρήθηκε συχνά μεταξύ όλων των οκτώ υποψηφίων DR. Πέντε φάρμακα μείωσε σημαντικά την έκφραση των γονιδίων επιδιόρθωσης του DNA. Συνολικά, αυτές οι δραστικές υποψήφιοι DR ενόχλησή όλα σημαντικά πολλαπλές οδούς ογκογόνο ή όγκου κατασταλτικά, η οποία μπορεί να κατευθύνει τα καρκινικά κύτταρα προς την αντι-πολλαπλασιαστική αποτέλεσμα.

Πραγματοποιήσαμε επίσης μια ανάλυση διασποράς των οκτώ υποψηφίων DR μαζί με τα 69 φάρμακα κατά του καρκίνου περιλαμβάνονται στο σύνολο δεδομένων LINCS χρησιμοποιώντας το πρότυπο εμπλουτισμό της ίδιας 32 ανερχόμενη και 17 ρυθμισμένα προς τα κάτω οδών (Σχήμα 6). Αυτά τα φάρμακα του καρκίνου συχνά πλειορύθμιση Ρ53, ΜΑΡΚ, απόπτωση και το ανοσοποιητικό σηματοδότηση. Πολλά αντικαρκινικά φάρμακα, καθώς και οι υποψήφιοι DR μας μειορυθμίζουν κύτταρο κύκλου περίπου, το DNA δυνατότητα επισκευής και μονοπάτια σηματοδότησης ρ53. Επτά από τους οκτώ υποψηφίους DR δείχνουν ένα εξαιρετικά παρόμοιο μοτίβο εμπλουτισμός με άλλα αντικαρκινικά φάρμακα (σύμπλεγμα Ι-V στο Σχήμα 6). Τέσσερις υποψήφιοι DR (αμλοδιπίνη, αστεμιζόλη, νορτριπτυλίνη, και μαπροτιλίνη) και οκτώ αντικαρκινικά φάρμακα ανήκουν σε δύο συναφείς συστάδες (Ι και II).