Введение
Токсикогеномика – это поддисциплина фармакологии, изучающая сбор, интерпретацию и хранение информации об активности генов и белков в определенной клетке или ткани организма в ответ на воздействие токсических веществ. Токсикогеномика объединяет токсикологию с геномикой и другими высокопроизводительными молекулярно-профилирующими технологиями, такими как транскриптомика, протеомика и метаболомика. Целью токсикогеномики является выявление молекулярных механизмов, лежащих в основе проявления токсичности, и определение молекулярных паттернов экспрессии (то есть молекулярных биомаркеров), позволяющих прогнозировать токсичность или генетическую предрасположенность к ней.
Фармацевтические исследования
В фармацевтических исследованиях токсикогеномика определяется как изучение структуры и функции генома в ответ на негативное воздействие ксенобиотиков. Это токсикологическая поддисциплина фармакогеномики, которая в широком смысле определяется как изучение индивидуальных различий в геноме в целом или в генах-кандидатах, картах полиморфизмов отдельных нуклеотидов, маркерах гаплотипов и изменениях экспрессии генов, которые могут быть связаны с реакцией на лекарственные препараты. Хотя термин "токсикогеномика" впервые появился в литературе в 1999 году, к тому времени он уже широко использовался в фармацевтической индустрии, поскольку его появление было обусловлено маркетинговыми стратегиями компаний-поставщиков. Термин до сих пор не получил всеобщего признания, и другие предлагают альтернативные термины, такие как химиогеномика, для описания по сути той же области исследований.
Биоинформатика
Природа и сложность данных (по объему и изменчивости) обуславливают необходимость высокоразвитых процессов автоматизированной обработки и хранения. Анализ обычно предполагает использование широкого спектра методов биоинформатики и статистики, часто включающих подходы статистической классификации.
Открытие лекарств
В исследованиях и разработке фармацевтических препаратов токсикогеномика используется для изучения возможных неблагоприятных (то есть токсичных) эффектов лекарственных средств в определенных модельных системах с целью оценки токсического риска для пациентов или окружающей среды. Агентство по охране окружающей среды США (EPA) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) в настоящее время не допускают принятия регуляторных решений исключительно на основании данных геномики. Однако они поощряют добровольную подачу хорошо документированных и качественных геномных данных. Оба агентства рассматривают возможность использования предоставленных данных в каждом конкретном случае для целей оценки (например, для прояснения механизма действия или внесения вклада в подход, основанный на совокупности доказательств) или для пополнения соответствующих сравнительных баз данных, стимулируя параллельную подачу геномных данных и результатов традиционных токсикологических исследований.
Общественные проекты
Химические эффекты в биологических системах – это проект, реализуемый Национальным институтом экологического здоровья и наук, создающий базу знаний по токсикологическим исследованиям, включая дизайн исследований, клиническую патологию, гистопатологию и данные токсикогеномики. InnoMed PredTox оценивает возможность повышения обоснованности принятия решений при доклинической оценке безопасности за счет объединения результатов различных омикс-технологий с результатами традиционных методов токсикологии. Open TG GATEs (Toxicogenomics Project Genomics Assisted Toxicity Evaluation System) – это японская государственно-частная инициатива, опубликовавшая информацию об экспрессии генов и патологии для более чем 170 соединений (в основном лекарственных средств). Консорциум по прогнозированию безопасности направлен на выявление и клиническую валидацию биомаркеров безопасности для использования в регулирующих целях в рамках "Инициативы критического пути" FDA. Tox21 – это федеральное сотрудничество между Национальными институтами здоровья (NIH), Агентством по охране окружающей среды (EPA) и Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA), направленное на разработку более совершенных методов оценки токсичности. В рамках этого проекта оценивались токсические эффекты химических соединений на клеточные линии, полученные от участников проекта "1000 геномов", и определялись связи с генетическими маркерами. Часть этих данных была использована в конкурсе NIEHS NCATS UNC DREAM Toxicogenetics Challenge для определения методов прогнозирования цитотоксичности для отдельных людей.