На данный момент почти каждый десятый человек в мире сталкивался с тем или иным проявлением атопического дерматита, возможно, переведя болезнь в ремиссию, возможно, постоянно сталкиваясь с рецидивами или же в безуспешных попытках избавиться хотя бы от самого распространенного и обременительного симптома атопического дерматита в виде непрекращающегося зуда, который в свою очередь влияет как на психическое состояние больного, так и на физическое состояние поврежденных участков, вынуждая больного расчесывать места первичного воспаления. Тем самым больной подвергается уже вторичному воспалению из-за попадания грибковых инфекций, а также ввиду постоянного психоэмоционального стресса.
Являясь мультифакторным (полигенным) заболеванием, атопический дерматит зависит как от генетического фактора, так и, в значительной степени, факторов внешней среды и психического здоровья человека. Однако, зачастую современный человек ограничен факторами повсеместно урбанизированной среды, а также зависящим от образа жизни в этой среде высоким уровнем стресса. Поэтому на данный момент наиболее перспективным вкладом в лечение атопического дерматита в будущем будет широкое изучение механизмов его возникновения и протекания. Однако, наиболее часто применяемые препараты в терапии данного заболевания на сегодняшний день лишь локально устраняют симптомы, отчего терапия не приносит хотя бы относительно долгосрочного результата и больной часто сталкивается с рецидивами. И хотя новейшие препараты, исходя из клинических испытаний, открывают новую веху в лечении атопического дерматита, это еще более актуализирует поиск новых целевых генов или белков при помощи методов биоинформатики для таргетного воздействия на них.
Целью этой работы является теоретическое биоинформатическое исследование потенциальных целевых генов/белков для поиска и создания новых лекарственных средств в терапии атопического дерматита.
Исходя из вышеуказанной цели, были определены следующие задачи:
1. Изучить имеющуюся актуальную научную литературу по данной проблеме
2. Построить список генов, ассоциированных с развитием и течением атопического дерматита при помощи баз данных и инструментов биоинформатики
3. Определить значимые категории генных онтологий для данного списка для анализа молекулярных механизмов и поиска ассоциаций с другими заболеваниями
4. Реконструировать генную сеть данного заболевания с помощью онлайн- инструментов биоинформатики
5. Рассмотреть варианты поиска лекарственных средств для ключевых генов/белков заболевания, полученных с помощью анализа структуры генной сети
В настоящее время ускоряется процесс накопления данных в изучении механизмов развития и протекания атопического дерматита. Для эффективного поиска новый мишеней терапии необходима реконструкция генной сети заболевания, кластеризация генов в сети, нахождение ключевых генов, обладающих наибольшим количеством связей в генной сети. При помощи таких биоинформатических инструментов как OMIM, GeneCards, MalaCards, DAVID, PANTHER DB, GOST (g:Profiler), GeneMANIA, мы провели анализ актуального массива данных, связанных с атопическим дерматитом, расчитали категории генных онтологий для большого списка генов, визуализировали их и построили генные сети, содержащие выявленные ключевые объекты и их взаимосвязи. Это первый этап, который необходим для разработки лекарственных препаратов нового поколения, использующих новые, более эффективные механизмы воздействия для лечения атопического дерматита, а также потенциального нахождения непосредственных причин развития болезни и направленного воздействия на них.
Однако, биологическая интерпретация полученных результатов все еще является сложной задачей и требует дальнейших дополнительных анализов.
Итоги проделанной работы:
1. Проведен анализ литературы, который показал продолжающийся рост публикаций по данной теме (на данный момент опубликовано более 34 000 статей).
2. Выявлены 204 гена, ассоциированных с развитием атопического дерматита, что свидетельствует о развитии заболевания через множественные генные взаимодействия.
3. Проведен анализ категорий генных онтологий для составленного списка ассоциированных генов. Наиболее значимые онтологии связаны с иммунным ответом, клеточным ответом, воспалительной реакцией, что подтверждает имеющуюся на данный момент информацию о механизме протекания заболевания.
4. Генная сеть атопического дерматита состоит из большого количества узлов. Выделяется несколько кластеров генов и несколько ключевых, наиболее связанных с остальными генами, узлов. Их необходимо более детально рассмотреть в качестве целей для новых препаратов.
5. Было показано, что генная сеть атопического дерматита имеет разветвленную структуру, что является подтверждением связанности множества генов и их продуктов в развитии заболевания.
Анализ генов, ассоциированных с атопическим дерматитом, представление их в реконструированной генной сети, позволяет дать оценку перспективности их рассмотрения в качестве таргетов для лекарственных воздействий.
Точность и доступность биоинформатических инструментов растет с каждым годом, как и вычислительные мощности компьютеров. Это позволяет медицинскому и научному сообществу все лучше определять причины заболеваний на уровне генов и находить таргеты для их лечения. Большая часть биоинформатических ресурсов и инструментов находится в открытом доступе, что сильно облегчает исследователю научную работу. В том числе это позволяет быстрее и эффективнее отыскивать гены-мишени для новых препаратов и не допускать роста количества заболеваний, в том числе и атопического дерматита. Что в обозримом будущем может улучшить качество жизни внушительного количества людей.
Таким образом, методы и инструменты биоинформатики играют важнейшую роль в формировании и развитии современных методов поиска лекарственных препаратов и дают надежду на их скорейшее нахождение и разработку.
