生物芯片在药理研究中的应用

互联网2010-12-02

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生物芯片在药理研究中的应用

利用表达谱基因芯片技术进行疾病的药物基因组学研究，其主要用途是：①鉴别靶标组织中各种细胞的体内药物基因组和基因表达“指纹”；②观察各种药物作用下同一个体的基因变化；③发现与这些药物毒副作用相关的基因群；④发现药物抗性相关的基因；⑤发现体内受检药物一级和二级作用靶点。

药物与细胞(特别是敏感细胞)相互作用，将引起细胞外部形态及内部正常代谢过程的一系列变化，其内部生理活动的变化可集中表现在其基因表达的变化上。通过测定分析药物对细胞的基因表达的影响，可推测药物的作用机制，评价药物活性及毒性，进而确证药物靶点或者发现新的药物靶点。通过基因表达谱芯片测定药物诱导的细胞基因表达变化来进行药物筛选与研究，对那些用常规方法很难跟踪监测的药物或需要很长时间才能得到药物临床试验结果时，显得尤为有用。

通过监测阳性药物处理前后组织细胞基因表达变化情况可以获得许多十分有价值的信息。首先，经药物处理后表达明显改变的基因往往与发病过程及药物作用途径密切相关，很可能是药物作用的靶点或继发事件，可作为进一步药物筛选的靶点或对已有的靶点进行验证；其次，药物处理后基因表达的改变对药物作用机制研究有一定的提示作用。

从理论上讲，药物作用诱导的细胞基因表达变化应与缺失编码该药物作用靶点的基因引起的基因表达变化相似。Marton等使用含有6 065个酿酒酵母的开放阅读框架(ORF)基因芯片检测发现，由免疫抑制剂FK506诱导的基因表达变化在缺失编码被FKS06抑制的蛋白质的基因变种中未观察到，但在缺失与FKS06作用无关的基因变种中却观察到了。于是推测FKS06除了与亲免蛋白结合外，还有其他被忽略的作用靶(off―target)。在实验基础上，他们提出了所谓的解码器战略(decoder strategy)，即首先比较经过药物作用的野生株或缺失某些基因的变种株的基因表达谱，若两者相似，则将这种变种挑选出来，并将其与药物作用。如果突变基因所编码的蛋白质参与的生物途径受药物的影响，则药物诱导该变种的基因表达变化与药物诱导野生株的基因表达变化将不同。用这种策略不仅可以确证药物作用靶，还可以发现未曾引起人们注意的作用靶，并可从这些被忽略掉的药靶中推测药物的毒理作用。

最近，Jansen等利用cDNA、芯片研究了抗雌激素药物他莫西芬对乳腺癌病人基因表达谱的影响，包括52例治疗效果明显和60例疗效不明显的病人。通过监督聚类，发现81条基因在两类病人中差异表达，其中有44条有显著的代表性(比值比为3．16，95％CI为1．10～9．11，P＝0．03)，这些基因可以作为评价他莫西芬治疗效果的潜在标志物，当然需要进一步的实验验证。