'Дорожная карта' человеческого метаболизма предлагает новое понимание рака, ожирения и других заболеваний

Международный консорциум исследователей создал крупнейшую на сегодняшний день компьютерную модель человеческого метаболизма — невероятно детализированную «дорожную карту». Она указывает путь к лучшему пониманию рака, ожирения, диабета, сердечных заболеваний и ряда других состояний. Это мощный новый инструмент, который ускорит разработку лекарств и методов лечения и, в конечном итоге, может позволить врачам адаптировать медицину под личную биологию каждого пациента.

Модель под названием Recon 2 детализирует тысячи метаболических функций, происходящих в клетках человека. Понимая эти функции, их взаимодействия и влияние на клеточную активность, учёные могут увидеть общую картину микроскопической клеточной вселенной.

Модель как функционализация генома

«Метаболизм централен для многих функций нашего тела, и эта модель охватывает тысячи различных метаболических процессов, — объяснил Джейсон Папин, исследователь из Университета Вирджинии, участвовавший в проекте. — Мы начинаем с человеческого генома. Это моделирование — способ функционализировать геном, способ извлечь ценность из этой последовательности информации. С геномом у вас есть список деталей, компонентов. Эта модель берёт функции, связанные с этими компонентами, и собирает их математическим образом, чтобы можно было начать предсказывать, как система будет себя вести».

Самый полный инструмент и его применение

Recon 2 — самая полная компьютерная репрезентация метаболизма, объединяющая несколько предыдущих моделей и данные более чем 1000 научных статей. Это результат сотрудничества значительной части ведущих мировых исследователей метаболизма. Объединив так много научных знаний, исследователи создали способ лучше понять метаболические ошибки, вызывающие болезни, и ускорить будущие прорывы в борьбе с ними.

Например, в онкологии: «Идея в том, что если опухоль пациента становится устойчивой к существующим терапиям, эти модели метаболизма могут помочь указать на новые методы лечения или новые пути, которые мы можем атаковать с помощью лекарств, чтобы остановить рост, — сказал Папин. — Рак — это функция метаболизма. Метаболизм существует, чтобы помочь ему расти. И мы надеемся, что это моделирование поможет нам понять, как ингибировать некоторые из этих ключевых процессов».

Доступность и будущее

Исследователи описывают модель в статье в майском номере журнала Nature Biotechnology. Они сделали модель свободно доступной онлайн на сайте www.humanmetabolism.org и уже работают над её дальнейшим расширением.

«Это действительно отправная точка, — отметил Папин. — Модель, безусловно, можно и нужно значительно улучшать. Но в конечном итоге мы хотим создать компьютерную модель всей клетки. С её помощью мы надеемся делать полезные прогнозы, направлять новые эксперименты и помогать интерпретировать новые данные. Так что, хотя это первый шаг, я думаю, это важный и большой первый шаг».