使用Genome Enhancer虚拟寻找COVID-19的潜在药物靶点和治疗方法

2020-04-30 11:02:56 来源:源资信息科技(上海)有限公司

新闻摘要:文中的数据是使用Genome Enhancer对数据结果进行的线上的分析,所找到潜在靶点还需要后续的实验验证,才能作为治疗药物。

4月中旬GeneXplain公司做了一个关于寻找COVID-19潜在药物靶点的线上研讨会。使用了GeneXplain数据分析平台对刚发表的COVID-19感染病人的转录组学数据和蛋白组学数据结合在一起使用分析平台的新工具Genome Enhancer对其进行转录调控因子的分析,从而寻找出潜在的关键调控因子,并寻找出靶向的药物。


文中的数据是使用Genome Enhancer对数据结果进行的线上的分析,所找到潜在靶点还需要后续的实验验证,才能作为治疗药物。

在分析数据之前,我们先了解一下Genome Enhancer的功能。Genome Enhancer是专用于分析基因组内的非编码区域。在这些区域中,往往存在基因调节的位点。Genome Enhancer就是通过分析基因序列上的非编码区域,寻找可能的转录因子结合位点,从而发现可能参与调控的转录因子,再根据转录调控因子反向寻找作用于其的药物。

因此,我们在这次分析中采用多组学数据,是因为多组学数据反映了在细胞内对基因表达不同层面的调控作用。能发现作用于基因调控不同层级的调控因子,能从关键节点入手,从调控机制上活动生物标志物、治疗靶点和关键性药物。


在GeneXplain分析平台中搭载了TRANSFAC数据库及其PWMs算法:根据转录调控因子一直的结合位点计算碱基的位置权重,获得位置权重矩阵;之后根据这一位置权重矩阵,在新的基因组非编码区域寻找可能的转录因子结合位点。


对于多个转录因子复合作用的位点还可以用CM模型进行预测。


在体内,存在着主调控因子的调控网络。能够通过最终的靶基因对主调控因子的反馈,而决定主调控因子的活性和作用(如下图中左半部分的调控网络)。但是,当病变发生时,靶基因的反馈发生了变化,不再是对主调控因子起作用,反而对中间调控因子产生了正向的调控,形成了一个新的主调控因子产生了一个正向调控的网络(如下图中右半部分的调控网络)。


因此,发生调控紊乱的基因不停的给上游的调控因子以正反馈,从而再次影响基因的表达,发生病变,严重的免疫反应就是正向反馈环路的代表表型。而这样的调控网络中,发生表达紊乱的基因则可以作为疾病或预后的生物标志物,接受正反馈的转录调控因子则可以作为药物的靶点。


在了解背景知识之后,就可以登录系统,上传数据,并进行分析。在GeneXplain平台上直接上传数据,选择实验组数据之后,就可以开始使用Genome Enhancer进行数据分析了。


在数据分析之前,需要在Genome Enhancer中选择对哪个领域生物学功能或疾病感兴趣。就可以开始分析了。分析时间大约需要4个小时,系统会直接给出一个完整的分析报告。


在GeneXplain的报告中,会提供很完整的分析报告,报告的题目是对分析得出的结果的总结描述,在报告中,会对上传的转录组学和蛋白组学数据进行分析,包括分子的GO聚类和分别对上调基因和下调基因的通路聚类,已经(篇幅有限,仅给出部分的聚类结果)。


更重要的是,分析平台还根据PWMs算法和CM模型,预测出潜在的转录调控因子。


并生成可能的转录调控机制网络。


并针对关键的转录调控因子给出可能的作用药物,


从图中的列表发现,这几个找到的药物与现今已经报道的针对COVID-19的治疗药物一致。因此,在这个分析中得到的其他关键转录调控因子及其药物都可以作为之后研究的一个方向,或实验验证的目标。


因篇幅有限,我们并没有完全呈现在geneXplain分析平台中产生的所有分析报告。GeneXplain平台有云平台和本地安装平台两种形式,其中搭载了TRANSFAC,TRANSPATH和HumanPSD三个数据库,不仅能从转录因子角度进行分析,还可以获得分子通路及其药物作用的蛋白靶点信息。平台分析工具全部都是可视化的,分析流程都已经预制好。不需要编程,只需要鼠标的拖拽和点击选择就能直接获得分析结果。

系统可以申请试用,欢迎各位老师联系我们进行软件的试用。


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