Name: a data integration workflow to identify drug combinations targeting synthetic lethal interactions
Uploaded: 2021-05-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Data Integration Workflow to Identify Drug Combinations Targeting Synthetic Lethal Interactions at JoVE.com

وتم الحصول على تمويل لتطوير سير العمل الخاص بدمج البيانات من البرنامج الإطاري السابع للجماعة الأوروبية بموجب اتفاق المنحة nu. 279113 (OCTIPS). وقد تمت الموافقة على تكييف البيانات داخل هذا المنشور من قبل المكتبة العامة للمنشورات العلمية ومجلات التأثير، ذ.م.م.

1. استرجاع أزواج الجينات القاتلة الاصطناعية
<ol><li>استرجاع البيانات من BioGrid.<ol>
<li>تحميل أحدث ملف التفاعل BioGRID في شكل tab2 من https://downloads.thebiogrid.org/Download/BioGRID/Latest-Release/BIOGRID-ALL-LATEST.tab2.zip إما باستخدام متصفح ويب أو مباشرة من سطر الأوامر لينكس باستخدام حليقة أو wget18. ##download وفك أحدث ملف تف?...

<ol>
	<li>Dobzhansky, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genetics+of+natural+populations;+recombination+and+variability+in+populations+of+Drosophila+pseudoobscura.">Genetics of natural populations; recombination and variability in populations of Drosophila pseudoobscura.</a> Genetics. 31, 269-290 (1946).</li><li>Hartwell, L. H., Szankasi, P., Roberts, C. J., Murray, A. W., Friend, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+genetic+approaches+into+the+discovery+of+anticancer+drugs.">Integrating genetic approaches into the discovery of anticancer drugs.</a> Science. 278 (5340), 1064-1068 (1997).</li><li>D'Amours, D., Desnoyers, S., D'Silva, I., Poirier, G. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Poly(ADP-ribosyl)ation+reactions+in+the+regulation+of+nuclear+functions.">Poly(ADP-ribosyl)ation reactions in the regulation of nuclear functions.</a> The Biochemical Journal. 342 (2), 249-268 (1999).</li><li>Gudmundsdottir, K., Ashworth, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+roles+of+BRCA1+and+BRCA2+and+associated+proteins+in+the+maintenance+of+genomic+stability.">The roles of BRCA1 and BRCA2 and associated proteins in the maintenance of genomic stability.</a> Oncogene. 25 (43), 5864-5874 (2006).</li><li>Farmer, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+the+DNA+repair+defect+in+BRCA+mutant+cells+as+a+therapeutic+strategy.">Targeting the DNA repair defect in BRCA mutant cells as a therapeutic strategy.</a> Nature. 434 (7035), 917-921 (2005).</li><li>McCann, K. E., Hurvitz, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+the+use+of+PARP+inhibitor+therapy+for+breast+cancer.">Advances in the use of PARP inhibitor therapy for breast cancer.</a> Drugs in Context. 7, 212540 (2018).</li><li>Franzese, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=PARP+inhibitors+in+ovarian+cancer.">PARP inhibitors in ovarian cancer.</a> Cancer Treatment Reviews. 73, 1-9 (2019).</li><li>Ashworth, A., Lord, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+lethal+therapies+for+cancer:+what&#8217;s+next+after+PARP+inhibitors.">Synthetic lethal therapies for cancer: what&#8217;s next after PARP inhibitors.</a> Nature Reviews. Clinical Oncology. 15 (9), 564-576 (2018).</li><li>Yu, B., Luo, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+lethal+genetic+screens+in+Ras+mutant+cancers.">Synthetic lethal genetic screens in Ras mutant cancers.</a> The Enzymes. 34, 201-219 (2013).</li><li>Thompson, J. M., Nguyen, Q. H., Singh, M., Razorenova, O. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Approaches+to+identifying+synthetic+lethal+interactions+in+cancer.">Approaches to identifying synthetic lethal interactions in cancer.</a> The Yale Journal of Biology and Medicine. 88 (2), 145-155 (2015).</li><li>Ruiz, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Genome-wide+CRISPR+Screen+Identifies+CDC25A+as+a+Determinant+of+Sensitivity+to+ATR+Inhibitors.">A Genome-wide CRISPR Screen Identifies CDC25A as a Determinant of Sensitivity to ATR Inhibitors.</a> Molecular Cell. 62 (2), 307-313 (2016).</li><li>Housden, B. E., Nicholson, H. E., Perrimon, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+Lethality+Screens+Using+RNAi+in+Combination+with+CRISPR-based+Knockout+in+Drosophila+Cells.">Synthetic Lethality Screens Using RNAi in Combination with CRISPR-based Knockout in Drosophila Cells.</a> Bio-Protocol. 7 (3), (2017).</li><li>Blomen, V. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gene+essentiality+and+synthetic+lethality+in+haploid+human+cells.">Gene essentiality and synthetic lethality in haploid human cells.</a> Science. 350 (6264), 1092-1096 (2015).</li><li>Forment, J. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+genetic+screening+with+chemically+mutagenized+haploid+embryonic+stem+cells.">Genome-wide genetic screening with chemically mutagenized haploid embryonic stem cells.</a> Nature Chemical Biology. 13 (1), 12-14 (2017).</li><li>Wildenhain, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+Synergism+from+Chemical-Genetic+Interactions+by+Machine+Learning.">Prediction of Synergism from Chemical-Genetic Interactions by Machine Learning.</a> Cell Systems. 1 (6), 383-395 (2015).</li><li>Madhukar, N. S., Elemento, O., Pandey, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prediction+of+Genetic+Interactions+Using+Machine+Learning+and+Network+Properties.">Prediction of Genetic Interactions Using Machine Learning and Network Properties.</a> Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 3, 172 (2015).</li><li>Fechete, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+lethal+hubs+associated+with+vincristine+resistant+neuroblastoma.">Synthetic lethal hubs associated with vincristine resistant neuroblastoma.</a> Molecular BioSystems. 7 (1), 200-214 (2011).</li><li>Oughtred, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+BioGRID+interaction+database:+2019+update.">The BioGRID interaction database: 2019 update.</a> Nucleic Acids Research. 47, 529-541 (2019).</li><li>Zeeberg, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mistaken+identifiers:+gene+name+errors+can+be+introduced+inadvertently+when+using+Excel+in+bioinformatics.">Mistaken identifiers: gene name errors can be introduced inadvertently when using Excel in bioinformatics.</a> BMC bioinformatics. 5, 80 (2004).</li><li>Ziemann, M., Eren, Y., Gene El-Osta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=name+errors+are+widespread+in+the+scientific+literature.">name errors are widespread in the scientific literature.</a> Genome Biology. 17 (1), 177 (2016).</li><li>Kersey, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ensembl+Genomes+2018:+an+integrated+omics+infrastructure+for+non-vertebrate+species.">Ensembl Genomes 2018: an integrated omics infrastructure for non-vertebrate species.</a> Nucleic Acids Research. 46, 802-808 (2018).</li><li>Wishart, D. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DrugBank+5.0:+a+major+update+to+the+DrugBank+database+for+2018.">DrugBank 5.0: a major update to the DrugBank database for 2018.</a> Nucleic Acids Research. 46, 1074-1082 (2018).</li><li>Chou, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Drug+combination+studies+and+their+synergy+quantification+using+the+Chou-Talalay+method.">Drug combination studies and their synergy quantification using the Chou-Talalay method.</a> Cancer Research. 70 (2), 440-446 (2010).</li><li>Marhold, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+lethal+combinations+of+low-toxicity+drugs+for+breast+cancer+identified+in+silico+by+genetic+screens+in+yeast.">Synthetic lethal combinations of low-toxicity drugs for breast cancer identified in silico by genetic screens in yeast.</a> Oncotarget. 9 (91), 36379-36391 (2018).</li><li>Heinzel, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+lethality+guiding+selection+of+drug+combinations+in+ovarian+cancer.">Synthetic lethality guiding selection of drug combinations in ovarian cancer.</a> PloS One. 14 (1), 0210859 (2019).</li><li>Costanzo, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+genetic+landscape+of+a+cell.">The genetic landscape of a cell.</a> Science. 327 (5964), 425-431 (2010).</li><li>Koh, J. L. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DRYGIN:+a+database+of+quantitative+genetic+interaction+networks+in+yeast.">DRYGIN: a database of quantitative genetic interaction networks in yeast.</a> Nucleic Acids Research. 38, 502-507 (2010).</li><li>Guo, J., Liu, H., Zheng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=SynLethDB:+synthetic+lethality+database+toward+discovery+of+selective+and+sensitive+anticancer+drug+targets.">SynLethDB: synthetic lethality database toward discovery of selective and sensitive anticancer drug targets.</a> Nucleic Acids Research. 44, 1011-1017 (2016).</li><li>NCBI Resource Coordinators. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Database+resources+of+the+National+Center+for+Biotechnology+Information.">Database resources of the National Center for Biotechnology Information.</a> Nucleic Acids Research. 44 (1), 7-19 (2016).</li><li>Altenhoff, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+OMA+orthology+database+in+2018:+retrieving+evolutionary+relationships+among+all+domains+of+life+through+richer+web+and+programmatic+interfaces.">The OMA orthology database in 2018: retrieving evolutionary relationships among all domains of life through richer web and programmatic interfaces.</a> Nucleic Acids Research. 46 (1), 477-485 (2018).</li><li>Sonnhammer, E. L. L., &#214;stlund, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=InParanoid+8:+orthology+analysis+between+273+proteomes,+mostly+eukaryotic.">InParanoid 8: orthology analysis between 273 proteomes, mostly eukaryotic.</a> Nucleic Acids Research. 43, 234-239 (2015).</li><li>Li, Y. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Therapeutic+target+database+update+2018:+enriched+resource+for+facilitating+bench-to-clinic+research+of+targeted+therapeutics.">Therapeutic target database update 2018: enriched resource for facilitating bench-to-clinic research of targeted therapeutics.</a> Nucleic Acids Research. 46 (1), 1121 (2018).</li><li>Gaulton, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+ChEMBL+database+in+2017.">The ChEMBL database in 2017.</a> Nucleic Acids Research. 45 (1), 945-954 (2017).</li><li>Heinzel, A., M&#252;hlberger, I., Fechete, R., Mayer, B., Perco, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+molecular+units+for+guiding+biomarker+panel+design.">Functional molecular units for guiding biomarker panel design.</a> Methods in Molecular Biology. 1159 (12), 109-133 (2014).</li><li>Davis, A. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Comparative+Toxicogenomics+Database:+update+2019.">The Comparative Toxicogenomics Database: update 2019.</a> Nucleic Acids Research. 47 (1), 948-954 (2019).</li><li>Pi&#241;ero, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DisGeNET:+a+comprehensive+platform+integrating+information+on+human+disease-associated+genes+and+variants.">DisGeNET: a comprehensive platform integrating information on human disease-associated genes and variants.</a> Nucleic acids research. 45 (1), 833-839 (2017).</li></ol>

لقد حددنا سير العمل لتحديد تركيبات المخدرات التي تؤثر على التفاعلات القاتلة الاصطناعية. ويستخدم سير العمل هذا البيانات '1' المتعلقة بالتفاعلات القاتلة الاصطناعية من الكائنات الحية النموذجية، '2' معلومات تقويم العظام البشرية، '3' معلومات عن الرابطات المستهدفة بالمخدرات، '4' معلومات عن العقا...

تعرف الفتك الاصطناعية ارتباط جينين، حيث لا يؤثر فقدان جين واحد على الجدوى، ولكن فقدان كلا الجينين يؤدي إلى موت الخلية. وقد وصفت لأول مرة في عام 1946 من قبل دوبجانسكي أثناء تحليل الأنماط الظاهرية المختلفة من drosophila عن طريق تربية المسوخ homozygous1. المسوخ التي لم تنتج ذرية قابلة للحياة، على الرغم من أن تكون قابلة للحياة أنفسهم، أظهرت الأنماط الظاهرية القاتلة عندما عبرت مع بعض المسوخ الأخرى، مما يمهد الطريق لإنشاء نظرية الفتك الاصطناعية. اقترح هارتويل وزملاؤه أن هذا المفهوم قد يكون قابلا للتطبيق على علاج السرطان في البشر2. يمكن أن تعتمد الفتك الاصطناعية التي أثارتها الأدوية على طفرة واحدة فقط ، بالنظر إلى أن شريك الجين المتحول القاتل الاصطناعي قابل للاستهداف من قبل مركب دوائي. وكان أول زوج الجينات لتمكين التعريفي الدوائية من الفتك الاصطناعية BRCA(1/2) وPARP1. PARP1 يعمل كمستشعر لتلف الحمض النووي، ويرتبط إلى مواقع مزدوجة واحدة من الحمض النووي حبلا فواصل، supercoils وكروس3. BRCA1 و 2 تلعب أدوارا رئيسية في إصلاح الحمض النووي المزدوج حبلا فواصل من خلال إعادة التركيب متجانسة4. نشر المزارع وزملاؤه النتائج التي تفيد بأن الخلايا الناقصة لBRCA1/2 كانت عرضة لتثبيط PARP ، في حين لم يلاحظ أي سمية خلوية في الخلايا البرية BRCA5. في نهاية المطاف، تمت الموافقة على مثبطات PARP لعلاج سرطان الثدي والمبيض BRCA ناقص6،7. وعلاوة على ذلك، أزواج الجينات الفتك الاصطناعية مما يؤدي إلى الموافقة السريرية للمركبات الدوائية ومن المتوقع كثيرا ومجالا رئيسيا من الجهود الحديثة لأبحاث السرطان8.
تم تصميم التفاعلات الجينية القاتلة الاصطناعية في كائنات متعددة بما في ذلك ذباب الفاكهة ، C. elegans والخميرة2. باستخدام نهج مختلفة بما في ذلك التدخل الجيش الملكي النيبالي - و CRISPR / CAS مكتبة بالضربة القاضية ، تم اكتشاف أزواج الجينات القاتلة الاصطناعية رواية في السنوات الأخيرة9،10،11. وقد نشر مؤخرا بروتوكول بشأن الإجراءات التجريبية للRNAi بالاشتراك مع CRISPR / CAS من قبل هوسدن وزملاؤه12. وفي الوقت نفسه، أجرى الباحثون أيضا شاشات كبيرة في الخلايا البشرية haploid لتحديد التفاعلات القاتلة الاصطناعية13،14. في أساليب silico مثل تحليل الشبكة البيولوجية والتعلم الآلي كما أظهرت وعدا في اكتشاف التفاعلات القاتلة الاصطناعية15،16.
من الناحية الحملية، يتمثل أحد النهج للاستفادة من التفاعلات القاتلة الاصطناعية في سياق العلاج المضاد للورم في تحديد البروتينات المتحولة أو غير الوظيفية في الخلايا السرطانية، مما يجعل شركاء التفاعل القاتل الاصطناعية واعدين بأهداف المخدرات للتدخل العلاجي. بسبب عدم التجانس في معظم أنواع الأورام، بدأ الباحثون البحث عن ما يسمى البروتينات المحورية القاتلة الاصطناعية. هذه المحاور القاتلة الاصطناعية لديها عدد من شركاء التفاعل القاتل الاصطناعية التي هي إما تحور وبالتالي غير وظيفية أو downregulated بشكل كبير في عينات الورم. معالجة مثل هذه المحاور القاتلة الاصطناعية يبشر بالخير في زيادة فعالية الأدوية أو التغلب على مقاومة الأدوية كما يمكن أن يظهر على سبيل المثال في سياق الورم الأرومي العصبي المقاوم للفينكريستين17. 10- والنهج الثاني لتعزيز العلاج من المخدرات باستخدام مفهوم التفاعلات القاتلة الاصطناعية هو تحديد تركيبات العقاقير التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية. وهذا يمكن أن يؤدي إلى مجموعات جديدة من العلاجات المضادة للورم واحدة وافقت بالفعل وإعادة وضع الأدوية من مناطق الأمراض الأخرى إلى مجال الأورام.
في هذه المقالة، نقدم إجراء خطوة بخطوة لتقديم قائمة من تركيبات المخدرات التي تستهدف أزواج التفاعل القاتل الاصطناعية. في سير العمل هذا، نستخدم (1) بيانات عن التفاعلات القاتلة الاصطناعية من BioGRID و (2) معلومات عن الجينات المتجانسة من Ensembl، (3) استرداد أزواج المخدرات المستهدفة من DrugBank، (4) بناء جمعيات الأمراض والمخدرات من ClinicalTrials.gov، و (5) وبالتالي توليد مجموعة من تركيبات المخدرات التي تعالج التفاعلات القاتلة الاصطناعية. وأخيرا، نحن نقدم تركيبات الأدوية في سياق سرطان المبيض والثدي في قسم النتائج التمثيلية.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>BioGRID</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>thebiogrid.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ClinicalTrials.gov</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>ClinicalTrials.gov</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DrugBank</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>drugbank.ca</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ensembl BioMart</td>
			<td>n/a</td>
			<td>n/a</td>
			<td>ensembl.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">for alternative computational databases please refer to the manuscript</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>7-AAD</td>
			<td>ebioscience</td>
			<td>00-6993-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AnnexinV-APC</td>
			<td>BD Bioscience</td>
			<td>550474</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>celecoxib</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>PZ0008-25MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CellTiter-Blue Viability Assay</td>
			<td>Promega</td>
			<td>G8080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FACS Canto II</td>
			<td>BD Bioscience</td>
			<td>n/a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>fetal bovine serum</td>
			<td>Fisher Scientific/Gibco</td>
			<td>16000044</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FloJo Software</td>
			<td>FloJo LLC</td>
			<td>V10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>McCoy&#39;s 5a Medium Modified</td>
			<td>Fisher Scientific/Gibco</td>
			<td>16600082</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>penicillin G/streptomycin sulfate</td>
			<td>Fisher Scientific/Gibco</td>
			<td>15140122</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SKBR-3 cells</td>
			<td>American Type Culture Collection (ATCC)</td>
			<td>ATCC HTB-30</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>zoledronic acid</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td>SML0223-50MG</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="4">further materials or equipment will be made available upon request</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a data integration workflow to identify drug combinations targeting synthetic lethal interactions

يتم إعطاء تفاعل قاتل اصطناعي بين جينين عندما لا يؤثر خروج أي من الجينين على صلاحية الخلية ولكن خروج كل من المتفاعلين القاتلين الاصطناعيين يؤدي إلى فقدان صلاحية الخلية أو موت الخلية. أفضل تفاعل قاتل اصطناعي مدروس هو بين BRCA1/2 وPARP1 ، مع استخدام مثبطات PARP1 في الممارسة السريرية لعلاج المرضى الذين يعانون من أورام متحولة BRCA1/2. وقد أدت الشاشات الوراثية الكبيرة في الكائنات الحية النموذجية ولكن أيضا في خطوط الخلايا البشرية haploid إلى تحديد العديد من أزواج التفاعل الاصطناعية القاتلة إضافية، وكلها أهداف محتملة للاهتمام في تطوير علاجات الأورام الجديدة. أحد النهج هو استهداف الجينات علاجيا مع التفاعل القاتل الاصطناعية التي تحور أو downregulated بشكل كبير في الورم من الفائدة. والنهج الثاني هو صياغة مجموعات من المخدرات تعالج التفاعلات القاتلة الاصطناعية. في هذه المقالة، نوضح سير عمل تكامل البيانات لتقييم وتحديد مجموعات الأدوية التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية. نحن نستفيد من مجموعات البيانات المتاحة عن أزواج التفاعل القاتل الاصطناعي، وموارد رسم خرائط الأوهام، والروابط المستهدفة بالمخدرات من قواعد البيانات المخصصة، فضلا عن المعلومات المتعلقة بالعقاقير التي يجري التحقيق فيها في التجارب السريرية في مجال المرض المثير للاهتمام. كما نسلط الضوء على النتائج الرئيسية لدرايتين حديثتين لمجموعتنا حول تقييم تركيبة الأدوية في سياق سرطان المبيض والثدي.

نشرت مجموعتنا مؤخرا دراستين تطبقان سير العمل الموضح في هذه المخطوطة لتحديد تركيبات الأدوية التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية في سياق سرطان المبيض والثدي24و25. في الدراسة الأولى، قمنا بتقييم تركيبات الأدوية التي يتم اختبارها حاليا في التجارب السرير?...

Watch this Scientific Journal Video about A Data Integration Workflow to Identify Drug Combinations Targeting Synthetic Lethal Interactions at JoVE.com

A Data Integration Workflow to Identify Drug Combinations Targeting Synthetic Lethal Interactions

وقد أدت الشاشات الجينية الكبيرة في الكائنات الحية النموذجية إلى تحديد التفاعلات الجينية السلبية. هنا، نصف سير عمل تكامل البيانات باستخدام بيانات من الشاشات الجينية في الكائنات الحية النموذجية لتحديد مجموعات الأدوية التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية في السرطان.

سير عمل تكامل البيانات لتحديد مجموعات الأدوية التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية

A synthetic lethal interaction between two genes is given when knock-out of either one of the two genes does not affect cell viability but knock-out of ...

يحدث التفاعل القاتل الاصطناعي بين جينين عندما لا تؤثر ضربة قاضية واحدة لأي منهما على صلاحية الخلية ولكن ضربة قاضية لكلا الشريكين القاتلين الاصطناعيين تؤدي إلى فقدان صلاحية الخلية أو موت الخلية. ويمكن أن يؤدي الجمع بين مجموعات البيانات غير المتجانسة إلى تحديد التفاعلات القاتلة الاصطناعية التي يمكن استهدافها بتوليفات العقاقير في أمراض مثل السرطان، بهدف وقف انتشار الخلايا. مفهوم الفتك الاصطناعية هو من مصلحة لأي مرض في انتشار الخلايا التي هي قضية.أما بالنسبة للسرطان، يتم بالفعل استهداف التفاعلات الجينية القاتلة الاصطناعية في الأورام المتحولة BRCA باستخدام مثبطات PARP. ويمكن لجهود مثل جهودنا أن توسع نطاق استخدام هذا المفهوم للتفاعلات الجينية الأخرى وكيانات السرطان. في مختبرنا، قمنا باختبار تركيبات الأدوية المتوقعة حسابيا التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية في سياق سرطان الثدي.ابدأ باسترداد البيانات من BioGRID. استخدم مستعرض الويب لتنزيل أحدث ملف تفاعل BioGRID بتنسيق tab2. تصفية الأعمدة للاحتفاظ فقط تلك ذات الصلة لخطوات التحليل اللاحقة.بعد ذلك ، فلتر الفتك الاصطناعي والتفاعلات الوراثية السلبية. استخدم المعلومات الموجودة في عمود النظام التجريبي لتقييد مجموعة البيانات في الإدخالات ذات القيمة الجينية السلبية أو الفتك الاصطناعي. تحديد الأنواع التي تم الإبلاغ عن التفاعلات القاتلة الاصطناعية من خلال تحديد عدد معرفات ضريبة شركاء التفاعل القاتل الاصطناعي ، والتي ستقدم تقديرا لعدد هذه التفاعلات المتاحة لكل كائن حي.لاسترداد تقويم العظام البشري للكائنات الحية النموذجية ذات الصلة من Ensembl BioMart ، حدد مجموعة بيانات الكائن الحي النموذجي المعني ، وانقر على السمات ، وحدد اسم Gene. ثم انقر على مجموعة البيانات، وحدد الجينات البشرية. مرة أخرى، انقر فوق سمات، وحدد اسم جين.ثم انقر فوق النتائج. تحقق من النتائج الفريدة فقط، وانقر فوق Go.Automatize عملية الاسترداد، وإرسال الاستعلام مباشرة إلى BioMart RESTful الوصول لاسترداد أزواج الجينات orthologous. إذا كان استرداد البيانات يدويا عبر واجهة ويب Ensembl BioMart، إعادة تسمية وملاحظة أن خط الرأس تمت إضافته تلقائيا.من أجل استرداد الجينات البشرية التقويمية للكائنات الحية النموذجية الأخرى ، استبدل قيمة سمة الاسم لعنصر مجموعة البيانات الأولى باسم مجموعة بيانات Ensembl المعنية. بعد ذلك، تجاهل أي إدخالات للجينات بدون تجانس، وجمع جميع التعيينات المتجانسة في ملف واحد، وإضافة خرائط وهمية للجينات البشرية. بالإضافة إلى ذلك، أضف إدخالات اصطناعية للجينات البشرية.قم بإعداد ملف synlet للانضمام اللاحق بإضافة عمود جديد يحمل مزيجا من معرف الضريبة ورمز الجينات لكل شريك تفاعل. انضم إلى التفاعلات القاتلة الاصطناعية استنادا إلى معرف ضريبة الكائن الحي ورمز الجينات مع أزواج تقويم العظام المستردة. استرداد أزواج الهدف المخدرات من DrugBank من قسم التنزيلات، وإنشاء حساب أولا إذا لزم الأمر.تقييد ملف هدف المخدرات DrugBank إلى الأعمدة ذات الصلة. احتفظ فقط بالإدخالات للكيانات الجزيئية البشرية. ثم، استخراج الأعمدة ذات الصلة، وتصفية البيانات للأنواع البشرية.منذ يتم توفير اسم الدواء والمخدرات الهدف المعلومات في ملفين CSV منفصلة، يجب دمج المعلومات من الملفين. من أجل القيام بذلك ، يجب أولا تطبيع إدخالات اسم الدواء. ثم تطبيع ملف الهدف المخدرات أن يكون سطر واحد لكل دواء.تابع ملف مفردات DrugBank، واستخراج الأعمدة ذات الصلة. منذ يتم توفير اسم الدواء والمعلومات المستهدفة المخدرات في ملفين CSV منفصلة, دمج المعلومات من الملفين باستخدام ID.Join DrugBank المشتركة التفاعل القاتل الاصطناعية مع ملف اسم الدواء المستهدف المخدرات ولدت في الخطوة السابقة باستخدام أعمدة رمز الجينات, التأكد من إضافة أسماء المخدرات لكلا الشريكين من كل تفاعل قاتل الاصطناعية. وأخيرا، استرداد المعلومات عن التجارب السريرية من ClinicalTrials.gov.لسهولة الوصول، استخدم قاعدة البيانات العلائقية التي توفرها مبادرة تحويل التجارب السريرية، وإنشاء حساب أولا إذا لزم الأمر. حل الأدوية المقترحة في المذيبات المناسبة، مثل DMSO أو PBS، في أربعة تركيزات مختلفة على الأقل. أضف الأدوية إلى خلايا سرطان الثدي البشرية المصنفة في طبق من 96 بئرا ، واحتضانها للفترة الزمنية المطلوبة لتحديد قيم التركيز المثبطة.استخدام القدرة على البقاء أو موت الخلايا المبرمج المقايسة الاختيار لتحديد صلاحية الخلية مع تركيبات المخدرات المختلفة والتركيزات، بدءا من IC50 المنشأة سابقا. ثم، تحديد الآثار السامة للخلايا التآزر من تركيبات المخدرات عن طريق حساب مؤشر combinatorial بهم. وقد استخدمت هذه الطريقة لتحديد تركيبات المخدرات التي تستهدف التفاعلات القاتلة الاصطناعية في سرطان المبيض.وتبين أن 21 عقارا فريدا ساهمت في 84 تركيبة من العقاقير المحددة تستهدف مجموعة من 39 تفاعلا قاتلا اصطناعيا. واستخدم نفس سير العمل لتحديد 243 تركيبة أدوية واعدة تستهدف 166 زوجا من الجينات الفتاكة الاصطناعية في سياق سرطان الثدي. تم اختبار مجموعات مختارة لتأثيرها على صلاحية الخلية وموت الخلايا المبرمج في خطين خلايا سرطان الثدي.نتائج فحص الجدوى لcelecoxib، حمض الزوليدرونيك، والجمع بين حمض الزوليدرونيك وcelecoxib في SK-BR-3 خطوط خلايا سرطان الثدي أظهرت أنه عندما مجتمعة الأدوية كان لها تأثير تآزري كبير على صلاحية الخلية. المرفق الخامس و 7-AAD تلطيخ الخلايا SK-BR-3 تعامل مع اثنين من الأدوية بأنفسهم، وأظهرت مجتمعة أن النسبة المئوية للخلايا المبرمج والنخري في وقت متأخر زادت بعد العلاج مع مزيج المخدرات. عند محاولة هذا البروتوكول، خذ الوقت اللازم لتحديد أسماء الأدوية المقابلة ل DrugBank لجميع الأدوية والتدخلات التي تم استردادها من التجارب السريرية.ويمكن كذلك استخدام إدراج بيانات إضافية مثل ملامح التعبير الجيني أو درجة التعليق التوضيحي في الأدبيات العلمية للمتفاعلين القاتلين الاصطناعيين للمرض قيد الدراسة لتحديد أولويات التفاعلات القاتلة الاصطناعية. نظرا للكمية المتزايدة من البيانات الطبية الحيوية المتاحة ، فإن توحيد القوى مع علماء الأحياء الحسابيين هو تفاعل مفيد يؤدي إلى فرضيات جديدة ليتم اختبارها في المختبر. عند العمل مع العوامل الخلوية، تأكد من اتباع إرشاداتك المحلية التي تتعامل مع معدات السلامة المختبرية والتعامل مع الكواشف الخطرة.في أي وقت، تجنب الاتصال المباشر، وتأكد من جمع معلومات حول المادة المستخدمة قبل بدء التجربة.

Research

JoVE Journal

Cancer Research

Utilizing Functional Genomics Screening to Identify Potentially Novel Drug Targets in Cancer Cell Spheroid Cultures

الاستفادة من علم الجينوم وظيفية الفرز لتحديد أهداف المخدرات رواية يحتمل في الثقافات كروي الخلية السرطانية

The identification of functional driver events in cancer is central to furthering our understanding of cancer biology and indispensable for the discovery ...

In Vitro Imaging and Quantification of the Drug Targeting Efficiency of Fluorescently Labeled GnRH Analogues

In Vitro Imaging and Quantification of the Drug Targeting Efficiency of Fluorescently Labeled GnRH Analogues

في المختبر التصوير والكمي لاستهداف الكفاءة المخدرات من النظائر نره Fluorescently إعتبر

GnRH analogues are effective targeting moieties and able to deliver anticancer agents selectively into malignant tumor cells which highly express GnRH ...

Genome-wide RNAi Screening to Identify Host Factors That Modulate Oncolytic Virus Therapy

الفرز على نطاق الجينوم [رني] تحديد العوامل المضيفة التي تعدل علاج فيروس أونكوليتيك

High-throughput genome-wide RNAi (RNA interference) screening technology has been widely used for discovering host factors that impact&#160;virus ...

A GPC3-targeting Bispecific Antibody, GPC3-S-Fab, with Potent Cytotoxicity

GPC3--استهداف جسم بيسبيسيفيك، GPC3-S-القوات المسلحة البوروندية، مع سيتوتوكسيسيتي قوية

This protocol describes the construction and functional studies of a bispecific antibody (bsAb), GPC3-S-Fab. bsAbs can recognize two different epitopes ...

Synthesis and Characterization of Placental Chondroitin Sulfate A (plCSA)-Targeting Lipid-Polymer Nanoparticles

Synthesis and Characterization of Placental Chondroitin Sulfate A plCSA-Targeting Lipid-Polymer Nanoparticles

التوليف وتوصيف للمشيمة شوندروتن سلفات (بلكسا)-استهداف المحتوى الدهني-بوليمر جسيمات نانوية

An effective cancer therapeutic method reduces and eliminates tumors with minimal systemic toxicity. Actively targeting nanoparticles offer a promising ...

A Chromatin Immunoprecipitation Assay to Identify Novel NFAT2 Target Genes in Chronic Lymphocytic Leukemia

الإنزيم إيمونوبريسيبيتيشن الكروماتين لتحديد الجينات المستهدفة NFAT2 الرواية في سرطان الدم الليمفاوي المزمن

Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is characterized by the expansion of malignant B cell clones and represents the most common leukemia in western ...

A Simple Migration/Invasion Workflow Using an Automated Live-cell Imager

سير عمل بسيطة هجرة/غزو تصوير خلية يعيش الآلي باستخدام

Cancer cell mobility is crucial for the initiation of metastasis. Therefore, investigation of the cell movement and invasive capacity is of great ...

Integration of Bioinformatics Approaches and Experimental Validations to Understand the Role of Notch Signaling in Ovarian Cancer

دمج نهج المعلوماتية الحيوية والتحقق التجريبي لفهم دور الإشارات الدرجة في سرطان المبيض

Notch signaling is a highly conserved regulatory pathway involved in many cellular processes. Dysregulation of this signaling pathway often leads to ...

Establishing a Competing Risk Regression Nomogram Model for Survival Data

إنشاء نموذج Nomogram لتراجع المخاطر المتنافسة لبيانات البقاء على قيد الحياة

The Kaplan&#8211;Meier method and Cox proportional hazards regression model are the most common analyses in the survival framework. These are relatively ...

In Vivo Targeting of Xenografted Human Cancer Cells with Functionalized Fluorescent Silica Nanoparticles in Zebrafish

في فيفو استهداف الخلايا السرطانية البشرية Xenografted مع وظيفية السيليكا النانوية في حمار وحشي

Developing nanoparticles capable of detecting, targeting, and destroying cancer cells is of great interest in the field of nanomedicine. In vivo animal ...