의약품 등의 부작용으로 인한 미토콘드리아 바카라 주소^*1지수 분자 식별

Zaitsu Katsura 교수, Kinki University (Kinokawa City, Wakayama Prefturecture), 최고 연구원 Iguchi Ryo, 고급 산업 과학 및 기술 연구소 (Tsukuba City, Ibaraki Prescture) 및 Hibino, Hibino, Tanab의 Tanabe Mitsubishi, Hibino Yui, Tanab 족장, Hibino hibine Ltd (카나가와 주 후지사와시), 연구원 Isaito대사 분석^*2및생물 정보 과학^*3약물 유발 간 손상^*4미토콘드리아 바카라 주소의 메커니즘을 결정하기위한 지표 분자를 밝혀냈다 이 연구의 결과는 향후 약물 발견 연구를위한 새로운 바카라 주소 평가 방법의 확립에 적용될 것으로 예상됩니다

이 연구 결과는 2022 년 12 월 1 일 목요일 오전 8시 45 분 (2022 년) 바카라 주소학에 관한 국제 학술 저널입니다바카라 주소학 및 응용 약리학"에 게시

약물로 인한 간 손상은 의약품 및 기타 약물의 부작용으로 발생하는 간 염증입니다 약물을 복용 한 환자에서 약물-유도 간 손상이 발견되면 신약 발병의 판매 중단 또는 중단으로 이어질 것이므로 약물에 의한 간 손상의 위험을 올바르게 예측하는 것이 중요합니다

약물에 의한 간 손상의 주요 원인 중 하나는 미토콘드리아 바카라 주소입니다 미토콘드리아는 세포 내 소기관 중 하나이며 세포의 "에너지 생산 공장"으로도 알려져 있습니다 미토콘드리아에서 기능 장애로 이어지는 특성을 미토콘드리아 바카라 주소이라고합니다

전통적으로, 약물의 미토콘드리아 바카라 주소은 약물을 배양 된 세포에 노출시키고, 미토콘드리아 형태를 관찰하고, 세포의 산소 소비를 측정함으로써 평가되었지만, 미토콘드리아 바카라 주소의 메커니즘을 결정하는 것은 간질의 위험을 예측하는 것으로 결정되어야했다 미토콘드리아 바카라 주소의 메커니즘을보다 정확하게 결정하기 위해분자 프로파일^*5를 사용하여 평가 방법 설정 필수적입니다 따라서이 연구 그룹은 대사 분석과 생물 정보학을 결합한 새로운 기술을 개발해 왔습니다

연구 그룹은 인간 간 암 유래 세포주 (HEPG2 세포)에 상이한 바카라 주소 메커니즘을 갖는 4 가지 유형의 화합물을 인간 간암 유래 세포주 (HEPG2 세포)에 노출시키고 125 개의 대사 산물을 확인하기 위해 대사성 분석을 수행했다 생물 정보 과학을 사용한 분석은 미토콘드리아 바카라 주소의 상이한 메커니즘이 이들 125 성분의 분자 프로파일에서 상당히 상이하다는 것을 밝혀냈다

또한 생물 정보 과학을 사용하여 50 개의 분자를 좁히고 머신 러닝을 사용하여 테스트했으며,이 50 개의 구성 요소는 미토콘드리아 바카라 주소의 메커니즘을 식별지표 분자^*6일 수있는 것으로 밝혀졌으며,이 지표 분자를 사용하면 미토콘드리아 바카라 주소의 메커니즘을 결정할 수 있음이 밝혀졌습니다

이 연구는 대사체 분석을 통해 미토콘드리아 바카라 주소 메커니즘을 식별하는 데 돌파구입니다 또한,이 연구에서 밝혀진 지표 분자는 약물 발견 연구를위한 새로운 바카라 주소 평가 방법을 확립하기 위해 미래에 적용될 것으로 예상된다

이 연구에서, 우리는 인간 간 암 유래 세포주로부터 HEPG2 세포에 대한 상이한 바카라 주소 메커니즘을 갖는 미토콘드리아 바카라 주소 화합물 (로테 논, 네파조도돈, CCCP, CCCP, Perhexilin) ​​및 양성 대조군 화합물 (Digitonin)을 노출시키고, 이들 화합물에 대한 대사체 분석을 수행하고, 생체를 수행하여 생체 형성을 수행했으며, 생체 형성을 수행했다 미토콘드리아 바카라 주소 메커니즘의 차별에 기여하는 분자

세포를 사용한 간 손상을 평가할 때, 배양하기 쉽고 세포를 전환하는 인간 간암에서 유래 한 세포주를 사용하는 것이 일반적입니다 그러나, 정상 세포와 달리, 암 유래 세포는 호기성 당분 해가 증가한 것으로 알려져있다 (Warburg Effect) 다시 말해, 당분 해는 암 유래 세포에서 더욱 발전되며, 미토콘드리아 내의 TCA 회로를 통한 ATP 생산은 억제되는 경향이있다 따라서, 인간 간암 유래 세포주 인 HepG2 세포를 사용하여 미토콘드리아 바카라 주소의 분자 프로파일을 분석하기 위해, 암 세포에서 발생하는 와르그 효과를 억제하는 것이 중요하다

따라서, 본 연구에서는 이전 연구를 참조하여 HEPG2 세포의 배양 조건을 정상 포도당 매체에서 갈락토스 배지로 변경함으로써 Warburg 효과를 억제했습니다 또한, 각 화합물의 노출 농도는 미토콘드리아 독소 분석을 사용하여 최적화되었으며, 이는 세포 바카라 주소 및 ATP 생산량을 동시에 미리 평가할 수있게하고 ATP 생산량이 일반적으로 관찰되지 않고 ATP 생산량이 약 50%로 감소되는 농도를 허용한다

이 최적화 된 농도에서 각 화합물에 노출 된 HEPG2 세포 (각각 n = 15)에 대해 대사 분석을 수행했으며, 대조군으로서 용매 (DMSO)에만 노출 된 HepG2 세포 (n = 15)가 확인되었다 이것은 얻은 대사체 데이터의 다변량 분석 중 하나입니다LAPI- 구조적 프로젝션 판별 분석 (PLS-DA)^*7수행되었습니다 결과는 그림 1에 나와 있습니다

결과 그림 1의 결과 호흡기 사슬 복합체 억제 (로테 논과 네파조도돈) 및 커플 링 (CCCP)의 분자 프로파일이 다른 그룹과 잘 분리되어 분자 프로파일이 다르다는 것을 나타냅니다 한편, 베타 산화 억제 (Perhexilin)는 양성 대조군 (디지 토닌) 및 용매 (DMSO)에만 노출 된 그룹으로부터 명확하게 분리되지 않았다 그 이유는 β- 산화 경로에 필요한 지방산의 공급 이이 연구에 사용 된 조건 하에서 충분하지 않았으며, β- 산화 억제의 효과를 평가하기가 어려웠 기 때문이다

또한 미토콘드리아의 에너지 생산과 관련된 당분 해 시스템 및 TCA 회로에 중점을 둡니다대사 경로 분석^*8를 수행 한 결과를 보여줍니다

대사 경로 분석은 또한 호흡기 사슬 복합체 억제 (로테 논과 네파조도돈) 및 커플 링 (CCCP)이 당화 및 TCA 사이클 구성 분자에서 다른 그룹과 분명히 다르다는 것을 확인했다

위의 결과는 Warburg 효과를 억제하는 HEPG2 세포에 대사체 분석을 적용하면 호흡기 연인 억제 및 동작과 같은 상이한 미토콘드리아 바카라 주소 메커니즘의 분자 식별이 가능하다는 것을 보여준다

또한, 미토콘드리아 바카라 주소 메커니즘을 결정하는 데 유용한 분자는 PLS-DA에서 50 개의 구성 요소로 좁혀지며,이 50 개의 구성 요소를 사용하는 것은 기계 학습 중 하나입니다랜덤 포레스트^*9를 사용하여 판별 모델을 검증 한 후, 각 그룹의 식별 정확도는 로테 논의 경우 094, 네 파조돈의 경우 087, CCCP의 경우 093, Perhexilin의 경우 090, 디지 토닌의 경우 083, 솔벤트 (DMSO)의 094입니다 이 50 개의 성분이 "지표 분자"라면 미토콘드리아 바카라 주소의 메커니즘을 식별 할 수 있음이 밝혀졌다

획득 한 다변량 데이터에 대한 데이터 중심 분석 중 하나이기도합니다상관 관계 네트워크 분석^*10수행되었습니다 결과는 그림 3에 나와 있습니다

상관 관계 네트워크 분석 결과에서 얻은 매개 중심성 지표를 사용하여 대사 네트워크 내에 영향을 미치는 "허브 분자"를 시각화 할 수 있습니다 여기서, 숙신산, 3- 아미노 프로노 산 및 글루탐산은 허브 분자로 확인되었으며, 이들 허브 분자는 호흡기 사슬 복합체의 억제 및 결합을 억제하기위한보다 뚜렷한 지표 분자 일 수 있음이 밝혀졌다

이 연구는 대사체 분석을 통해 미토콘드리아 바카라 주소 메커니즘을 식별하기위한 돌파구입니다 또한,이 연구에 제시된 지표 분자는 향후 약물 발견에서 새로운 바카라 주소 평가 방법에 적용될 가능성이 있으며, 약물 발견 연구에 크게 활용 될 것으로 예상된다

*1 미토콘드리아 바카라 주소

약물에 의한 간 손상의 한 요인이며, 호흡기 사슬 복합체의 억제, β- 산화 억제 및 결합과 같은 여러 메커니즘이 있습니다[참조로 돌아 가기]

*2 대사 분석

설탕, 아미노산 및 유기산과 같은 소분자 (대사 산물)를 종합적으로 분석하는 기술 최근 몇 년 동안 질량 분석기를 사용하는 방법이 주류가되었습니다[참조로 돌아 가기]

*3 생물 정보 과학

생물 정보학으로도 알려져 있습니다 생명 과학 및 정보 과학을 결합하고 다변량 분석 및 데이터 중심 상관 네트워크 분석을 사용하여 정보 과학으로 다변량 수명 정보 (데이터)를 처리하여 데이터 트렌드를 시각화하고 기능 수량을 이해하는 기술을 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

*4 약물 유발 간 손상, 딜리

약물로 인한 간 손상 또는 염증과 관련이 있습니다 그것은 종종 동물 실험이나 임상 시험에서 발견되지 않으며, 발사 후 약물의 심각한 부작용으로 종종 인식됩니다[참조로 돌아 가기]

*5 분자 프로파일

얻어진 분자의 다변량 데이터로부터 많은 수의 분자 및 프로파일 바카라 주소, 병리학 등을 측정합니다[참조로 돌아 가기]

*6 지표 분자

바이오 마커로도 알려진 것은 바카라 주소 또는 병리학 적 조건을 나타내는 분자 마커를 나타냅니다[참조로 돌아 가기]

*7 잠재 구조 투영 판별 분석 (PLS-DA)

다변량 데이터를 줄이는 방법 (다차원 데이터), 그룹에 대한 정보를 제공하고 각 그룹이 가장 분리되도록 치수 압축을 수행하는 방법[참조로 돌아 가기]

*8 대사 경로 분석

생화학 적 대사 경로에 데이터를 투영하고 대사 산물 사이의 변동을 시각화하는 분석 기술[참조로 돌아 가기]

*9 랜덤 포레스트

여러 의사 결정 트리를 사용하는 앙상블 학습을위한 기계 학습 알고리즘 유형 매우 정확한 모델이라고도합니다[참조로 돌아 가기]

*10 상관 관계 네트워크 분석

데이터 간의 상관 계수가 계산되고, 분석 대상은 노드 (원)로 표현되며, 노드를 가장자리 (라인)와 연결하여 네트워크로 시각화됩니다[참조로 돌아 가기]