Sinerjik uyuşturucu kombinasyonları örtüşme2 yöntemi tarafından yüksek üretilen iş tanımlaması
Summary
Sinerjik uyuşturucu zor ve zaman alıcı ampirik olarak tanımlamak oluşur. Burada, belirlenmesi ve sinerjik küçük moleküller doğrulama yöntemi açıklanmaktadır.
Abstract
Antimikrobiyal ilaçlar önemli ölçüde yaşam kalitesi ve ömrü 20inci yüzyılda artmıştır rağmen antimikrobiyal direnç tüm toplumumuzun yetenek sistemik enfeksiyonları tedavisi için tehdit ediyor. Yalnız Amerika Birleşik Devletleri’nde, antibiyotik dirençli enfeksiyonlar bir yıl ve maliyeti yaklaşık 20 milyar YTL ek sağlık hizmetlerinde yaklaşık 23.000 kişi öldür. Antimikrobiyal direnç mücadele için bir yaklaşım bulaşmasını organizma ve onun ilaç direnci profil tespit edilmiştir önce enfeksiyon, kritik erken dönemde özellikle yararlı olan kombinasyon tedavisi olduğunu. Birçok antimikrobiyal tedavi kombinasyon tedavileri kullanın. Ancak, bu kombinasyonlar çoğu katkı, Birleşik etkinlik bireysel antibiyotik etkinliğini toplamı ile aynı olduğu anlamına gelir. Bazı kombinasyon tedavileri sinerjik: Birleşik etkinlik katkı daha çok daha büyüktür. Antimikrobiyal ilaç dirençli suşların büyümesini inhibe çünkü sinerjik kombinasyonları özellikle yararlıdır. Ancak, bu kombinasyonlar nadir ve tespit etmek zordur. Bu ikili bir şekilde test edilmesi için gerekli molekülleri sayısının çokluğu kaynaklanmaktadır: 1 milyon potansiyel kombinasyon 1.000 moleküllerin bir kütüphane bulunmaktadır. Böylece, çabaları molekülleri sinerji tahmin etmek için yapılmıştır. Bu makalede çakışma2 yöntemi (O2M) bilinen sinerjik küçük molekül çiftleri oluşabileceğini bizim yüksek-den geçerek yöntemi. O2M desen kimyasal genetik veri kümesinden gelen aşırı duyarlı her molekül sinerjik bir çift, ancak diğer molekülleri mutantlar tanımlamak için kullanır. Kahverengi laboratuvar mutant ama değil vahşi türü hücre büyümesini inhibe molekülleri yüksek üretilen iş ekran gerçekleştirerek bu büyüme fark patlatır. Laboratuar çalışma daha önce antibiyotik trimetoprim ve bu strateji kullanarak antifungal ilaç flukonazol ile synergize molekülleri tanımlanmış. Burada, yazarlar için birden fazla mikroorganizmaların değiştirilebilir roman sinerjik birleşimler için ekran için bir yöntem mevcut.
Introduction
Antibiyotik dirençli bakteri 2 milyondan fazla enfeksiyonları ve 23.000 ölümlerin her yıl Amerika Birleşik Devletleri’nin CDC1göre neden. Yeni tedaviler bunlar hastalık üstesinden gelmek için ihtiyaç vardır. Bu yeni tedaviler tanımlamak için stratejiler geliştirme yeni antimikrobiyal ilaçların veya küçük moleküller diğer koşullar mikrobiyal enfeksiyonlar2,3,4tedavisi onaylanmış repurposing içerir. Ancak, yeni ilaç keşfi çok pahalı ve zaman alıcı. Uyuşturucu repurposing roman uyuşturucu tanıtabilecek değil veya uyuşturucu5,6hedefler. Laboratuarımızın sinerjik kombinasyon tedavileri bilinen üçüncü bir strateji üzerinde duruluyor. İki küçük molekül birlikte onların bireysel efficacies7katkı etkisi büyük bir etkinlik var sinerjik kombinasyon oluşur. Ayrıca, sinerjik kombinasyonları bir patojen dayanıklı onları büyük potansiyel8,9işleme ek olarak daha az istenmeyen hedef dışı etkilere sahip çift küçük moleküllerin birine karşı etkili olabilir, 10.
Sinerjik çiftleri uyuşturucu kombinasyonları11,12,13yaklaşık % 4-10 meydana nadirdir. Böylece, geleneksel teknikleri ikili ekranlar gibi zor ve zaman alıcı, küçük bir kütüphane üzerinden potansiyel kombinasyon yüz moleküllerin binlerce vardır. Ayrıca, sinerjik etkileşim genellikle bileşikler14aktivitesinden bilinemez. Ancak, yazarlar için örtüşme2 yöntemi (O2M)12olarak adlandırılan sinerjik çiftlerini ekran yüksek üretilen iş yaklaşımı geliştirdi. Burada, açıklanan bu yöntem bu sinerjik çiftleri daha hızlı, daha verimli tanımlanması için sağlar. O2M bilinen bir sinerjik çift ve bir kimyasal-genetik veri kullanımını gerektirir. Nakavt mutantlar Kütüphanesi birçok farklı küçük molekül huzurunda yetiştirilen kimyasal-genetik veri kümeleri oluşturulur. Bir molekül bilinen bir sinerjik çiftindeki ikinci sinerjik molekül olarak belirli nakavt mutant üzerinden fenotip aynı neden olmaktadır, aynı bu mutant üzerinden fenotip aydınlığa çıkartıyor diğer küçük molekül de bilinen her üye ile synergize sinerjik çifti. Bu mantığı kahverengi laboratuarda sinerjik antibiyotik çiftleri Escherichia coli (e.coli) karşı etkin ve sinerjik antifungal ilaç çiftleri patojenik mantar Cryptococcus neoformans (C. karşı etkin tanımlamak için kullanılmıştır neoformans)11,12. O2M sadece çeşitli patojenler için uyarlanabilir değil ama büyük Kütüphaneler moleküllerin tarama için kolayca ve hızla sinerjik çiftleri tanıtılmasına olanak sağlar. O2M tarafından tanımlanan genetik mutant ile tarama sadece sinerji için öngörülen küçük moleküller doğrulamak için bize izin verir. Olsaydı bile sadece 20 molekülleri synergize tahmin bu kitaplıkta, sinerji için şimdi test birkaç gün sürer, ancak böylece, 2.000-molekül kitaplığa ikili test ay, alır. O2M programlama bilgisi gerektirmez ve gerekli ekipman çoğu labs veya çekirdek imkanları mevcuttur. Araştırmacılar yanı sıra uyuşturucu kombinasyonlarda baktılar, O2M analiz bir uyuşturucu testi tamamladı ve önemli ilaç-ilaç etkileşimleri tespit ederek onların sayısı genişletmek isteyen herkese ilgilendirir. Aşağıda bakteri sinerjik küçük moleküllerin belirlenmesi gibi iyi bilinen deneyleri15,16öngörülen sinerjik etkileşim doğrulama protokolüdür.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sinerjik küçük molekül çiftleri mikrobik enfeksiyonları tedavi güçlü bir araç olabilir, henüz sinerjik çiftleri tanımlamak için zor, çünkü onlar tam klinik potansiyellerini ulaşmak değil. Bu kağıt sinerjik çiftleri basit ikili kombinasyonları çok daha hızlı tanımlamak için bir yöntem açıklanır. Kimyasal-genetik veri kümelerini kullanarak, O2M daha sonra ekran büyük kitaplıklarına küçük moleküllerin bir okuma olarak sinerjik çiftleri tahmin etmek için kullanılabilir gen altını…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu eser patoloji departmanı, Utah Üniversitesi J.C.S.B. için bir başlangıç hibe tarafından desteklenmiştir
Materials
| Bioscreen C | instrument | Growth Curves USA | |
| Synergy H1 | instrument | BioTek | |
| M9 broth | reagent | Amresco | J863-500G |
| Casamino Acids | reagent | Fisher Scientific | BP1424-500 |
| Glucose | reagent | Sigma | G7021-10KG |
| Nicotinic Acid | reagent | Alfa Aesar | A12683 |
| Thiamine | reagent | Acros Organics | 148991000 |
| CaCl2 Dihydrate | reagent | Fisher | C79-500 |
| MgSO4 Heptahydrate | reagent | Fisher | M63-500 |
| chemical-genetics dataset | dataset | examples include Nichols et al., Cell, 2011, Brown et al, Cell, 2014, and others cited in the text. | |
| trimethoprim (example input drug; any can be used) | reagent | Fisher Scientific | ICN19552701 |
| sulfamethoxazole (example test drug; any can be used) | reagent | Fisher Scientific | ICN15671125 |
References
- Michael, C. A., Dominey-Howes, D., Labbate, M. The Antimicrobial Resistance Crisis: Causes, Consequences, and Management. Front Public Health. 2, 145 (2014).
- Butts, A., Krysan, D. J. Antifungal Drug Discovery: Something Old and Something New. PLOS Pathogens. 8 (9), e1002870 (2012).
- Roemer, T., Krysan, D. J. Antifungal Drug Development: Challenges, Unmet Clinical Needs, and New Approaches. Cold Spring Harb Perspect Med. 4 (5), a019703 (2014).
- Oprea, T. I., Mestres, J. Drug Repurposing: Far Beyond New Targets for Old Drugs. AAPS J. 14 (4), 759-763 (2012).
- Scannell, J. W., Blanckley, A., Boldon, H., Warrington, B. Diagnosing the decline in pharmaceutical R&D efficiency. Nat Rev Drug Discov. 11 (3), 191-200 (2012).
- Rangel-Vega, A., Bernstein, L. R., Mandujano-Tinoco, E. A., García-Contreras, S. J., García-Contreras, R. Drug repurposing as an alternative for the treatment of recalcitrant bacterial infections. Front Microbiol. 6, 282 (2015).
- Torella, J. P., Chait, R., Kishony, R. Optimal Drug Synergy in Antimicrobial Treatments. PLoS Comput Biol. 6 (6), e1000796 (2010).
- Cowen, L. E., et al. Harnessing Hsp90 function as a powerful, broadly effective therapeutic strategy for fungal infectious disease. P Natl Acad Sci. 106 (8), 2818-2823 (2009).
- Zuo, G. -. Y., et al. Synergistic Antibacterial and Antibiotic Effects of Bisbenzylisoquinoline Alkaloids on Clinical Isolates of Methicillin-Resistant Staphylococcus Aureus (MRSA). Molecules. 16 (12), 9819 (2011).
- Jia, J., et al. Mechanisms of drug combinations: interaction and network perspectives. Nat Rev Drug Discov. 8 (2), 111-128 (2009).
- Wambaugh, M. A., Shakya, V. P. S., Lewis, A. J., Mulvey, M. A., Brown, J. C. S. High-throughput identification and rational design of synergistic small-molecule pairs for combating and bypassing antibiotic resistance. PLOS Biol. 15 (6), e2001644 (2017).
- Brown, J. C. S., et al. Unraveling the biology of a fungal meningitis pathogen using chemical genetics. Cell. 159 (5), 1168-1187 (2014).
- Cokol, M., et al. Systematic exploration of synergistic drug pairs. Mol Syst Biol. 7, 544-544 (2011).
- Borisy, A. A., et al. Systematic discovery of multicomponent therapeutics. Proc Natl Acad Sci USA. 100 (13), 7977-7982 (2003).
- Tang, J., Wennerberg, K., Aittokallio, T. What is synergy? The Saariselkä agreement revisited. Front Pharmacol. 6, 181 (2015).
- Hsieh, M. H., Yu, C. M., Yu, V. L., Chow, J. W. Synergy assessed by checkerboard. A critical analysis. Diagn Microbiol Infect Dis. 16 (4), 343-349 (1993).
- Nichols, R. J., et al. Phenotypic Landscape of a Bacterial Cell. Cell. 144 (1), 143-156 (2011).
- Chandrasekaran, S., et al. Chemogenomics and orthology-based design of antibiotic combination therapies. Mol Syst Biol. 12 (5), (2016).
- Pradhan, A., et al. Chemogenomic profiling of Plasmodium falciparum as a tool to aid antimalarial drug discovery. Sci Rep. 5, 15930 (2015).
- Pethe, K., et al. A chemical genetic screen in Mycobacterium tuberculosis identifies carbon-source-dependent growth inhibitors devoid of in vivo efficacy. Nat Commun. 1 (5), 1-8 (2010).
- Diezmann, S., Michaut, M., Shapiro, R. S., Bader, G. D., Cowen, L. E. Mapping the Hsp90 Genetic Interaction Network in Candida albicans Reveals Environmental Contingency and Rewired Circuitry. PLoS Genetics. 8 (3), e1002562 (2012).
- Robbins, N., et al. An Antifungal Combination Matrix Identifies a Rich Pool of Adjuvant Molecules that Enhance Drug Activity Against Diverse Fungal Pathogens. Cell reports. 13 (7), 1481-1492 (2015).
- Wildenhain, J., et al. Prediction of Synergism from Chemical-Genetic Interactions by Machine Learning. Cell Syst. 1 (6), 383-395 (2015).
- Spitzer, M., et al. Cross-species discovery of syncretic drug combinations that potentiate the antifungal fluconazole. Mol Syst Biol. 7, 499-499 (2011).
