VenomKB, сокращение от Venom Knowledge Base, обобщает результаты 5117 исследований в медицинской литературе, описывающих использование ядовитых токсинов в качестве обезболивающих и в качестве лечения таких заболеваний, как рак, диабет, ожирение и сердечная недостаточность. Основанный на автоматизированном анализе литературы, VenomKB документирует почти 42 723 воздействия на организм. Хотя современная медицина использует только небольшую часть токсинов, задокументированных до сих пор, исследователи надеются, что каталог будет стимулировать открытие новых соединений и медицинских методов лечения.
«С помощью этого списка мы можем подвести итоги того, что мы знаем о ядах и их терапевтических эффектах», — сказал Николас Татонетти, доцент кафедры биомедицинской информатики в Медицинском центре Колумбийского университета и член Института науки о данных. «Сейчас возникает вопрос: как мы можем использовать эту информацию с другими базами данных для открытия новых соединений и методов лечения?»Татонетти и Джозеф Романо, аспирант, провели поиск по термину «яды / терапевтическое применение» в базе данных, содержащей 22 миллиона медицинских исследовательских работ. В результате был составлен список из 5 117 исследований, связанных с ядом, результаты которых были обобщены с использованием пары компьютерных алгоритмов. После перекрестной ссылки на токсины и лекарства, перечисленные под несколькими названиями, и исправления других неточностей в данных, они обнаружили 42 723 уникальных упоминания ядов, оказывающих определенное воздействие на организм.
Их результаты опубликованы в исследовании, сопутствующем Venom KB, в журнале Scientific Data.Способность Венома лечить парадоксальным образом связана с его быстродействующими смертельными эффектами в дикой природе.
Яды, обнаруженные у более чем 173 000 видов, за миллионы лет эволюционировали, чтобы нацеливаться на молекулы, которые часто участвуют в заболеваниях. Токсичные белки и аминокислоты, известные как пептиды, входящие в состав яда, действуют на рецепторы клеток и ионные каналы, контролируя поведение клеток.Имитируя или изменяя то, как эти токсины действуют на определенные клетки человека, исследователи могут разрабатывать лекарства, которые подавляют боль или лечат болезни, часто с меньшими побочными эффектами, чем у лекарств, уже имеющихся на рынке.
По данным журнала National Geographic в 2013 году, на основе этой стратегии появилось около десятка основных лекарств.
Один из первых, антикоагулянт под названием Арвин, получил признание в конце 1960-х годов после того, как врач обнаружил анкрод, белок, содержащийся в яде малайская гадюка может лечить тромбы в ногах.Широко используемое лекарство от диабета 2 типа Byetta производится из токсина экзенатида, обнаруженного в слюне ядовитого монстра Gila, ящерицы, уроженца США и Мексики.
Другой препарат, бомбезин, использует токсин, обнаруженный в коже ядовитой европейской огнедышащей жабы, для лечения желудочно-кишечных расстройств. Способность бомбезина связываться с опухолями нейронов вызвала интерес к разработке флуоресцентной версии, которая могла бы направлять хирургов по краям опухоли.
Пять соединений, производимых ядовитой шишкой, прошли клинические испытания, в том числе зиконотид, общий термин для анальгетика, подобного морфину.Малайская гадюка, чудовище Гила, европейская огнедышащая жаба и конусная улитка составляют около 18 процентов из 5 117 исследований, связанных с ядом, которые сейчас занесены в каталог Venom KB. Тем не менее, есть 10 миллионов или более ядовитых видов, которые еще предстоит изучить. Золтан Такач, токсинолог, получивший докторскую степень в области эволюционных исследований в Колумбии, оценивает, что 20 миллионов ядовитых токсинов ожидают проверки.
Venom KB начал свою деятельность после того, как Романо обратился к Татонетти, его научному руководителю, по поводу изучения использования яда в медицине. Татонетти предложил Романо просмотреть базу данных ядов. К их удивлению, не было ни базы данных, ни списка.
По-прежнему скромный по размеру, VenomKB, как ожидается, станет более полезным по мере того, как исследователи будут предоставлять больше данных. «Имея достаточно большую библиотеку, мы можем проводить поиск более эффективных и безопасных соединений», — сказал Романо.Базы данных о соединениях и их биологических эффектах использовались в последние годы для открытия и разработки новых лекарств, а также для выявления проблем с уже используемыми лекарствами. Татонетти и его коллеги изучили федеральную базу данных о задокументированных побочных эффектах лекарств, Систему отчетности о побочных эффектах FDA (FAERS), и обнаружили, что взаимодействие антидепрессанта пароксетина, продаваемого под торговой маркой Paxil, и статина правастатина, продаваемого как Правахол может повышать уровень глюкозы в крови у пациентов с диабетом.После запуска VenomKB Татонетти и Романо планируют предоставить свои собственные данные.
Начиная с образцов сушеного яда черной мамбы, они проведут эксперименты и изучат новые методы лечения хронической боли, диабета и сердечных заболеваний.Исследование было поддержано грантами Национальной медицинской библиотеки (T15LM007079) и Национального института общих медицинских наук (R01GM107145).