Новый математический подход раскрывает механизмы взаимодействия лекарств

Комбинации двух или более препаратов могут быть эффективным методом лечения различных заболеваний, например, рака. Однако неправильная комбинация может вызвать серьёзные побочные эффекты. В настоящее время нет систематического понимания того, как разные лекарства влияют друг на друга. Выяснение механизмов взаимодействия двух препаратов стало бы важным шагом в разработке более эффективных методов лечения.

На молекулярном уровне лекарства вызывают сложные изменения в различных клеточных процессах, которые регулируются сетью молекулярных взаимодействий — интерактомом. Исследования последнего десятилетия показали тесную связь между структурой интерактома и функциональной организацией клетки, открыв возможности для сетевого анализа здоровых и патологических состояний. Группа под руководством Йорга Менче в CeMM разработала новый математический подход для точного картирования взаимного влияния различных возмущений в интерактоме.

Исследование Caldera et al. представляет первый общий подход для точного количественного определения взаимодействия лекарств на основе математической модели, учитывающей их высокоразмерные эффекты. Результаты показывают, что мишени препарата в интерактоме расположены не случайно, а сгруппированы в так называемые лекарственные модули.

Ключевые выводы:

• Расположение лекарственного модуля связано со специфическими изменениями морфологии клетки, что делает скрининг морфологии ценным ресурсом для изучения взаимодействий.
• На возникновение взаимодействий влияют различные факторы, особенно расстояние между двумя лекарственными модулями в интерактоме.
• Вероятность и тип взаимодействия зависят от точной близости модулей. Если они слишком далеки, взаимодействие маловероятно.

«Мы разработали совершенно новую методологию классификации взаимодействий лекарств. Предыдущие методы могли характеризовать их только как синергические или антагонистические. Наша методология различает 12 различных типов взаимодействий и также показывает направление взаимодействия», — говорит Майкл Кальдера, первый автор исследования.

Работа группы Менче расширяет понимание того, как лекарства воздействуют на человеческий интерактом и что заставляет их взаимодействовать. Новая методология предлагает первое комплексное описание всех потенциальных исходов комбинации двух возмущений. Её также можно применять для решения других задач, например, анализа комбинированного воздействия генетических вариаций или предсказания эффекта препарата на конкретный фенотип болезни. Это исследование формирует основу для понимания и разработки более эффективных лекарственных терапий в будущем.