Свързани термини:

  • Новообразувание
  • Etretinate
  • Рас
  • Мутация
  • Повтаряща се болест
  • Phorbol
  • Протеин P53
  • Оцетна киселина
  • Рецептор за растежен фактор на фибробластите 3
  • Рак на пикочния мехур

Изтеглете като PDF

теми

За тази страница

Образна масова спектрометрия на непокътнати биомолекули в тъканни секции

Анализ на протеини

Образната масова спектрометрия е използвана за анализ на протеини в раковата тъкан, включително гърдата, 26–30 простатата, 10,31,32 бъбреците, 33 кожата, 34 дебелото черво, 35 белите дробове, 36–40 яйчниците, 41 и стомаха 42,43 като както и други заболявания като възпалителни заболявания на червата, 44 S. aureus инфекция, 45 и саркоидоза. 46 Целта на повечето от тези изследвания е идентифициране на протеини и протеинови сигнатури за подобрена диагноза, прогноза, прогнозиране на отговора на лечението, както и определяне на потенциални лекарствени цели.

IMS е използван при класификацията на папиларните тумори на пикочния мехур на високостепенни (HG) и нискостепенни (LG). 47 Тези видове тумори преди са били класифицирани в три групи - G1, G2 и G3 - според хистологията, но през 2004 г. Световната здравна организация елиминира групата от среден клас. Въпреки че високостепенните и нискостепенните тумори могат лесно да бъдат разграничени въз основа на хистологични характеристики, класифицираните преди това тумори от степен 2 се оказаха по-предизвикателни. За да се разграничи по-добре тази група, алгоритъм на машината за поддържащ вектор е генериран от IMS данни от 27 LG тумори и 21 HG тумори, който след това е приложен към набор от 31 G2 тумори. В първоначалния набор от обучения бяха получени точност на кръстосано валидиране съответно от 97,82% и 96,54% за групите LG и HG. Класификацията на пробите от G2 определя 23 проби като LG и 8 като HG. Пробите са класифицирани сляпо от двама уропатолози и резултатите са сравнени с IMS класификациите. От тях 78,3% от LG и 87,5% от HG са класифицирани правилно. Последващите анализи на петте погрешно класифицирани проби от LG показват, че трима от тези пациенти са имали HG тумори в рамките на пет години. Погрешно класифицираната проба HG не показва рецидив на тумора в рамките на пет години след проследяването.

Метабономика в предклиничните фармацевтични открития и разработки

Доналд Г. Робъртсън,. Глен Х. Кантор, в Наръчника по метабономика и метаболомика, 2007

9.5.4. Механизми

Потенциално едно от основните приложения на метабономиката ще бъде засиленото разбиране на механизмите на токсичност. Способността на метабономиката да изследва едновременно промените в много метаболити и използването на техники за хемометрия за обобщаване или запитване на данни правят метабономиката особено подходяща за внушаване на нови хипотези относно механизмите. Макар че са много необходими нови проверими механистични хипотези, към днешна дата има сравнително малко проучвания. Собственият характер на работата на фармацевтичната индустрия предполага, че може да има непубликувана механистична работа, но е ясно, че това е недостатъчно използван аспект на изследванията на метабономиката и голямо предизвикателство за бъдещето.

Примери от три различни фармацевтични компании илюстрират използването на метабономиката. Един пример е анализът на Mortishire-Smith et al. На антагонист на хемокинов рецептор 5, за който е установено, че е хепатотоксичен [106]. Метабономичният анализ показва изчерпване на междинните продукти от цикъла на Krebs и появата на средноверижни дикарбоксилни киселини, които не са нормални съставки на урината. Откриването на дикарбоксилна ацидурия в урината предполага хипотезата за индуцирано от лекарствата нарушение на метаболизма на мастните киселини; впоследствие хипотезата беше потвърдена от други експерименти, при които бета-окислението на [3Н] палмитинова киселина до по-къси вериги мастни киселини беше намалено по дозозависим начин в екс виво чернодробни филийки. Това се случи при концентрации на съединението много по-ниски от тези, свързани с явна токсичност.

Наскоро изследователите използваха метабономиката като част от оценката на риска от мураглитазар, PPAR-алфа и PPAR-гама агонист, който причинява дозозависимо повишаване на кристалурията и повишени папиломи на пикочния мехур и преходни клетъчни карциноми, които са локализирани специално във вентралната част на пикочен мехур на мъжки плъхове. Критичният въпрос беше дали съединението ще причини подобна неоплазия при хората. Анализите на урината, последвани от уринарната метабономия, установяват намаляване на уринарните двувалентни катиони и цитрат. Това доведе до хипотезата, че намалената концентрация на цитрат може да предразположи към образуването на уринарни кристали калциев фосфат, които могат да гравитират към вентралната част на пикочния мехур и да причинят хронично увреждане на тъканите. Находките от метабономиката са проверени чрез специфични клинични химически анализи в урината. Последващи проучвания потвърждават, че този канцерогенен ефект на пикочния мехур се медиира от уролитиаза, уротелиално увреждане и компенсаторна регенеративна уротелиална хиперплазия, а не директен ефект върху уротелия [107, 108].

Метабономиката се използва широко, заедно с други омици, в текущи изследвания на механизми на съдово увреждане от инхибитори на фосфодиестераза-4 (PDE-4), както е описано в раздел 9.5.2.3. Въпреки че все още не е установена ясна механистична връзка между промените в уринарния метаболит и мезентериалните съдови промени, фактът, че те се появяват и разграничават животните с лезии от тези без тях, откри нови пътища за механистично изследване.

В други проучвания инхибитор на PI-3 киназа причинява необяснима смърт на плъхове при високи дози. Изследванията на метабономиката установяват сериозно и незабавно повишаване на глюкозата в урината, последвано от повишаване на бета-хидроксибутират. Това се е случило в ранни моменти от време и не е било открито в конвенционалните проучвания за токсичност, които са използвали предварително избрани моменти от време за вземане на проби в по-късни моменти [112].

В момента консорциумът COMET-2 се формира с цел да използва метабономиката за разбиране на механизмите на токсичност. Консорциумът включва следователи от Imperial College, Лондон, Pfizer, Bristol-Myers Squibb, Sanofi-Aventis и Servier. Понастоящем групата изследва механизми на бъбречна папиларна некроза и на индивидуални вариации в хепатотоксичността, които не могат да бъдат обяснени с експозиция, цитохром Р450 или разлики в транспортера.

ИЗРАЗИВО ПИСАНЕ

DEBORAH NAZARIAN, JOSHUA SMYTH, в доказателствено базирани допълнителни лечения, 2008 г.

ДЕМОНСТРИРАН ОБХВАТ ЗА ПРИЛОЖИМОСТ

Експресивно писане сред хронично болни населения

Ефектите от експресивното писане са изследвани и при други медицински болни популации. Широчината на пробите включва жени с рак на гърдата (Stanton et al., 2002; Walker et al., 1999), пациенти с ревматоиден артрит (Kelley et al., 1997), пациенти с фибромиалгия (Gillis et al., 2006; Smyth & Nazarian, 2006), ХИВ (Mann, 2001; Petrie et al., 2004), мъже с диагноза рак на простатата (Rosenberg et al., 2002), жени с хронична тазова болка (Norman et al., 2004), пациенти претърпели резекция на папилома на пикочния мехур (Solano et al., 2003) и пациенти с бъбречно-клетъчен карцином (de Moor et al., 2002). Въпреки че няколко от тези проучвания установиха благоприятни ефекти в резултат на намесата в писането, много от тях имаха по-двусмислени резултати.

В опит да изясни тези противоречиви констатации при клинични популации, неотдавнашен мета-анализ изследва ефектите от писменото разкриване на емоциите върху здравните резултати на клиничните проби в девет проучвания (Frisina et al., 2004). Среднопретегленият размер на ефекта в клиничните популации е d = 0,19, което предполага умерено подобрение в тези проби. Освен това тези анализи предполагат, че експресивната интервенция при писане е довела до повече подобрение на физическото, а не на психологическото здраве (Frisina et al., 2004). Резултатите от този мета-анализ и тези от Smyth (1998) и Frattaroli (2006) мета-анализ предоставят важен източник на информация за параметрите на експресивната интервенция за писане, който след това може да се използва за изследване на неговата полезност в клиничния контекст. Като цяло доказателствата сочат, че експресивното писане може да се използва при клинични популации и че то има скромни, но доста надеждни, полезни ефекти. Може би също толкова важно е, че има малко доказателства за потенциална вреда при използването му, когато се провежда при силно контролирани изследователски настройки.

Изследване на ефикасността спрямо ефективността

Въпреки че предишни изследвания показват, че хората са готови да пишат по лични теми в лабораторията, ползите от изразителното писане са по-непостоянни, когато писането се извършва извън лабораторията или медицинската клиника. Това повдига два отделни въпроса по отношение на попълването на експресивно писане извън клиничната обстановка - осъществимост (Ще се придържат ли хората към инструкциите и ще изпълнят ли упражнението?) И ефективност (Дава ли експресивното писане полезни резултати, когато се провежда извън традиционните условия?). Изпитванията за ефективност, проведени при силно контролирани и формализирани условия, демонстрират силните ефекти на експресивното писане. Изследователите все още не са доказали ефективността на тази намеса, използвайки същата научна строгост. В допълнение, някои резултати също така предполагат, че спазването на интервенцията може да бъде особено обезпокоително, когато писането се извършва в по-неструктурирани условия, като домовете на участниците (напр. Gallagher & Maclachlan, 2002; Sheffield et al., 2002).

Разграничението между изследванията за ефикасност и ефективност е важно при изследването на интервенцията и резултатите от лечението (например, Neal & Smyth, 2004). Изследването на ефикасността оценява резултатите от лечението при силно контролирани условия на лабораторията. Изследванията на ефективността показват, че лечението насърчава промяна в клиничните условия или в реалния живот. Въпреки че е необходимо изследване на ефикасността, за да се докаже, че интервенцията е отговорна за диференциалната промяна между третираната група и нелекуваната група (вътрешна валидност), тя често го прави за сметка на външната валидност (например, Neal & Smyth, 2004). По този начин изследванията на ефективността демонстрират обобщаемостта на интервенцията в по-разнообразни среди, които са по-малко структурирани от силно контролираните научни настройки в лабораторията. Ефективността на задачата за структурирано изразително писане в натуралистични условия е неясна. Изнасянето на експресивно писане от лабораторията и на място означава важна стъпка към ефективност, която изключително много ще се възползва от потенциалния обхват на администрацията.

Контролирано проучване, проведено от Hockemeyer и Smyth (2002), подкрепя както осъществимостта, така и ефективността на многокомпонентната работна книга за самоуправление на стреса. Хората с астма са разпределени на случаен принцип в група за лечение или в група за плацебо контрол. Интервенцията в работната книга се състоеше от три компонента: записано на лента упражнение за дълбоко дишане, когнитивно-поведенческо лечение и 20-минутно писмено упражнение за емоционално разкриване. Съответната работна книга за плацебо беше съставена от три комплекта паралелни упражнения, които се различаваха по съдържание, но не и по процес. Участниците са изпълнявали упражненията по работната книга у дома в продължение на 4 седмици и експериментаторите не са се свързвали с тях или са ги подканвали. Резултатите разкриват, че лечебната група значително се е подобрила при измерване на белодробната функция след попълване на работната книга (в сравнение с групата на плацебо; Hockemeyer & Smyth, 2002).

Ефекти върху здравето от пренаталната и ранна експозиция на арсен

Kathryn A. Bailey, Rebecca C. Fry, в Handbook of Arsenic Toxicology, 2015

17.3.1.1 Епигенетични и геномни промени при опитни животни

Групата Waalkes също разработи модел на експозиция на арсен през целия живот при мишки CD1, при който мишките бяха изложени на 0, 12 и 24 ppm iAs (III), започвайки както при мъже, така и при жени 2 седмици преди размножаването, при жени по време на бременност и кърмене, и в полученото потомство до 2-годишна възраст [97]. Тези експозиции доведоха до дозозависими увеличения на тумори при мъжки и женски мишки в подобни целеви места, както се наблюдава само след вътреутробно излагане на арсен, с изключение на туморите, свързани с експозиция през целия живот, са по-агресивни, което може да отразява кумулативните ефекти на пренатални и постнатална експозиция [97] .

Важно е, че канцерогенните ефекти, наблюдавани при тези трансплацентарно изложени мишки, са сравними по много начини с тези, наблюдавани при човешки популации, изложени на арсен в ранен живот, а именно: (1) пренаталното/ранното излагане е особено чувствителен период към ефектите на арсен, (2) излагането през този период е достатъчно, за да предизвика повишен риск от развитие на рак по-късно в живота и (3) раковите заболявания се развиват в множество органи по зависим от пола начин. Тези трансплацентарни модели също илюстрират, че пренаталното излагане на арсен може да има иницииращ ефект, както и да засили туморогенните ефекти на други химикали.

Заедно тези резултати са информативни, тъй като показват, че естроген-реагиращите пътища могат да играят роля в арсен-медиираната канцерогенеза и че анормалното промоторно ДНК метилиране на ключови целеви гени като Er-α е свързано с променена генна експресия и развитие на рак, свързано с пренатална експозиция на арсен. Като се имат предвид приликите между експозицията на арсен в ранен живот и развитието на рак в зряла възраст между тези животински модели и човешките популации, правдоподобно е, че животински модели като тези дават представа за молекулярните механизми, които стоят в основата на развитието на латентни заболявания, свързани с пренатална експозиция при хора . Трябва обаче да се подчертае, че в тези модели е установена корелативна, а не причинно-следствена връзка между промененото метилиране на ДНК на промотор (например Er-α), аберантна експресия на гени и развитие на болестта. Ако приемем, че промененото метилиране на ДНК е първоначално събитие в промяната на експресията на ключов ген като Er-α, точният механизъм, чрез който излагането на арната на пренаталната промяна на ДНК метилома е неизвестен, както и ролята на други епигенетични модификации, т.е., хистоновите PTM и miRNAs, могат да играят в този процес.

Взети заедно, животинските модели на индуцирана от арсен болест подкрепят, че препрограмирането на плода може да бъде често срещана и важна връзка между пренаталното/ранното излагане на iAs и забавеното развитие както на ракови, така и на неракови НИЗ.

Практика по токсикологична патология

3.4 Оценка на канцерогенността

Както беше отбелязано по-горе, признанието нараства от десетилетия, че двугодишните проучвания за канцерогенност на гризачи, проведени при мишки и плъхове от див тип, дават положителни резултати за много химикали, които не представляват риск за рак на човека, и не успяват да идентифицират някои известни човешки канцерогени. За оценка на риска от канцерогенност при човека са необходими по-добри неклинични модели. Генетично модифицирани модели на мишки, предразположени да развият химически индуцирана неоплазия, са създадени през 90-те години на миналия век като алтернативи на стандартните 2-годишни проучвания за канцерогенност. Тези GEM модели позволяват да се оцени канцерогенният потенциал, като се използват по-малко животни със съкратена (6- до 9-месечна) продължителност на дозиране и по-ниска честота на объркващи спонтанни новообразувания. През 1997 г. Международната конференция за хармонизиране на техническите изисквания за регистрация на фармацевтични продукти за хуманна употреба (ICH) финализира регулаторните насоки, позволяващи замяна на краткосрочно или междинно проучване за канцерогенност in vivo в един от тези алтернативни модели на GEM за един от две 2-годишни проучвания за канцерогенност (мишки или плъхове), които обикновено са необходими за оценка на канцерогенността на фармацевтични продукти с малка молекула, предназначени за хронична употреба при хора.

Моделът rasH2 на мишка (CByB6F1-Tg (HRAS) 2Jic; Модел 1178, Taconic Farms, Inc., Germantown, NY, USA) има приблизително три копия на естествения човешки Ha-ras онкоген под контрола на човешкия Ha-ras ген промотор, вмъкнат в тандем в генома на мишката. Свръхекспресията на онкогена засилва клетъчната пролиферация и предразполага rasH2 мишката към ускорена канцерогенеза в сравнение с дивите тип котила. RasH2 мишката е широко приета за оценка на канцерогенността на генотоксични и негенотоксични съединения, прилагани по перорален или инжекционен (но не локален) начин, и следователно е настоящият алтернативен модел на канцерогенност, избран за повечето малки органични съединения, разработвани като потенциални фармацевтични продукти. Тъй като мишките, носещи човешки трансген на Ha-ras, не могат да бъдат диференцирани визуално от носители на див тип, всички мишки rasH2, които ще бъдат използвани за проучвания, съвместими с добрата лабораторна практика (GLP), се генотипират от доставчика, за да се гарантира наличието на трансгена. Положителният контролен химикал, препоръчан от ILSI HESI ACT комитета, е MNU (75 mg/kg в цитратен буфер, pH 4.0), но е използван и уретан (1000 mg/kg ip на 1, 3 и 5 ден).

Моделите Xpa -/- мишки съдържат мутирала, нефункционална форма на гена на ксеродерма пигментозум (Xpa), който обикновено кодира ДНК нуклеотиден ексцизиен възстановителен протеин. Тези мишки са по-податливи от мишки от див тип на мутагенни човешки канцерогени, когато се третират в продължение на 9 месеца. В опит да повишат чувствителността на модела Xpa -/- към канцерогенни химикали, мишките Xpa -/- бяха кръстосани с p53 +/− хетерозиготни нокаутиращи мишки, за да дадат мишки Xpa -/- p53 +/− с функционални дефицити на две ДНК ремонтни механизми. Нито един от моделите не е приет за използване при оценка на риска от канцерогенност на фармацевтичните продукти.

Проучвания, проведени на мишки p53 +/−, rasH2 и Tg.AC мишки, вече се приемат по целия свят, за да подпомогнат идентифицирането на опасността от канцерогенност при регистриране на нови фармацевтични продукти. Понастоящем моделът на мишка rasH2 е най-често използваният in vivo алтернативен модел за оценка на канцерогенността на фармацевтичните продукти, тъй като FDA счита, че моделът p53 +/− мишка е подходящ само за съединения, които са положителни в стандартната батерия за анализ на генотоксичността и Tg .AC мишка се приема само ако дадено съединение се прилага локално и е предназначено за локална човешка употреба. Въпреки приемането на някои от тези GEM модели в продължение на повече от десетилетие, фармацевтичната индустрия бавно използва тези алтернативни модели за оценка на канцерогенността на нови фармацевтични кандидати.

Опитът на FDA с алтернативни модели мишки за тестване на канцерогенност е обобщен в таблица 12.2. Моделите p53 +/– и rasH2 имат по-ниски нива на положителен отговор, отколкото се установяват при двугодишни биоанализи при гризачи от див тип, дават по-малко фалшиво положителни резултати, които не са от значение за оценката на риска при хората, струват значително по-малко, изискват по-малко животни от конвенционалните 2-годишни биоанализи и осигуряват повече гъвкавост във времето на проучванията. Притесненията относно използването на тези краткосрочни GEM модели включват ограничени данни за исторически контрол и опасения, че положителен неопластичен резултат в алтернативен модел може да се разглежда по различен начин от положителен резултат в стандартно двугодишно проучване на гризачи. За по-подробно обсъждане на дизайна на проучването и интерпретация на алтернативни GEM модели за тестване на канцерогенност, вижте Оценка на канцерогенността (Глава 27).

ТАБЛИЦА 12.2. Алтернативни проучвания за канцерогенност, използващи модели на генетично проектирана мишка (GEM), представени в подкрепа на регистрацията на продукти a