Бесплатный веб-сервис для глубокого изучения функций клеток
Международная группа учёных разработала простой и эффективный веб-сервис Genes And Metabolites (GAM) для изучения сложных биологических процессов в клетках. Сервис выявляет связи между изменениями в метаболизме и генах, что помогает понять работу, например, раковых или иммунных клеток.
Суть разработки:
- Ранее не существовало простых, эффективных и бесплатных инструментов для одновременного анализа генов и метаболитов (низкомолекулярных веществ).
- Сложность моделирования процессов в клетках млекопитающих связана с огромным числом взаимосвязанных реакций (около 1500 в одной клетке).
- GAM сравнивает исходные данные о концентрациях метаболитов и экспрессии генов со стандартными процессами в базе данных KEGG.
- Программа строит сеть, где узлы — значимо изменённые вещества, а рёбра — пути их превращения. Для каждого узла определяется вес — показатель значимости метаболита, зависящий от отклонения его концентрации от нормы.
Применение и перспективы:
- Исследование рака: Анализ карты метаболических путей в раковых клетках помогает раскрыть механизмы роста опухоли. Ранее с помощью этого алгоритма учёные показали, что ингибирование определённых метаболических процессов задерживает рост опухоли.
- Изучение аутоиммунных патологий: Поскольку метаболизм играет ключевую роль в работе иммунной системы, GAM можно использовать для исследования заболеваний, при которых иммунитет атакует здоровые ткани (например, диабет I типа, хронический гепатит B). Анализ изменений в экспрессии генов, кодирующих ферменты, и концентрациях метаболитов позволяет выявить ключевые реакции и в будущем помочь в разработке регуляторов иммунной системы.
Ключевые преимущества сервиса:
- Бесплатный, удобный и эффективный, не требует установки.
- Подходит для ненаправленного анализа сетей реакций, когда учёные не знают, какие закономерности ищут.
- Помогает обнаруживать сигнальные вещества, информирующие иммунную систему об изменениях в метаболизме.
- Совместный анализ экспрессии генов и концентрации метаболитов сужает область поиска и делает сложную сеть реакций интуитивно понятной.
Сервис уже развёрнут в десятках биологических лабораторий и фармацевтических компаний. Исследование опубликовано в журнале Nucleic Acids Research.