La toxicogenómica es una subdisciplina de la farmacología que se ocupa de la recopilación, interpretación y almacenamiento de información sobre la actividad de genes y proteínas dentro de una célula o tejido particular de un organismo en respuesta a la exposición a sustancias tóxicas . La toxicogenómica combina la toxicología con la genómica u otras tecnologías de perfiles moleculares de alto rendimiento, como la transcriptómica , la proteómica y la metabolómica . [1] [2]La toxicogenómica se esfuerza por dilucidar los mecanismos moleculares desarrollados en la expresión de la toxicidad y por derivar patrones de expresión molecular (es decir, biomarcadores moleculares ) que predicen la toxicidad o la susceptibilidad genética a la misma.
Investigación farmacéutica
En la investigación farmacéutica, la toxicogenómica se define como el estudio de la estructura y función del genoma en respuesta a la exposición adversa a xenobióticos. Es la subdisciplina toxicológica de la farmacogenómica , que se define ampliamente como el estudio de variaciones interindividuales en mapas de polimorfismo de un solo nucleótido de genoma completo o gen candidato , marcadores de haplotipo y alteraciones en la expresión génica que podrían correlacionarse con las respuestas a los fármacos. [3] [4] Aunque el término toxicogenómica apareció por primera vez en la literatura en 1999, [5] ya era de uso común en la industria farmacéutica ya que su origen fue impulsado por estrategias de marketing de empresas proveedoras. El término todavía no se acepta universalmente, y otros han ofrecido términos alternativos como quimiogenómica para describir esencialmente el mismo campo de estudio. [6]
Bioinformática
La naturaleza y complejidad de los datos (en volumen y variabilidad) exige procesos altamente desarrollados de manejo y almacenamiento automatizados. El análisis generalmente involucra una amplia gama de bioinformática y estadísticas , [7] que a menudo incluyen enfoques de clasificación estadística . [8]
Descubrimiento de medicamento
En el descubrimiento y desarrollo de fármacos farmacéuticos , la toxicogenómica se utiliza para estudiar los posibles efectos adversos (es decir, tóxicos ) de fármacos en sistemas modelo definidos con el fin de sacar conclusiones sobre el riesgo tóxico para los pacientes o el medio ambiente. Tanto la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) como la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) actualmente excluyen basar la toma de decisiones regulatorias únicamente en datos genómicos. Sin embargo, fomentan la presentación voluntaria de datos genómicos de calidad y bien documentados. Ambas agencias están considerando el uso de los datos presentados caso por caso con fines de evaluación (por ejemplo, para ayudar a dilucidar el mecanismo de acción o contribuir a un enfoque de ponderación de la evidencia) o para completar bases de datos comparativas relevantes alentando presentaciones paralelas. de datos genómicos y resultados de pruebas toxicológicas tradicionales. [9]
Proyectos públicos
Chemical Effects in Biological Systems es un proyecto auspiciado por el Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Ambiental que construye una base de conocimientos de estudios de toxicología que incluyen diseño de estudios, patología clínica e histopatología y datos toxicogenómicos. [10] [11]
InnoMed PredTox evalúa el valor de combinar los resultados de varias tecnologías ómicas junto con los resultados de los métodos de toxicología más convencionales en una toma de decisiones más informada en la evaluación preclínica de la seguridad. [12]
Open TG-GATEs (Proyecto de Toxicogenómica-Sistema de Evaluación de Toxicidad Asistida por Genómica) es un esfuerzo público-privado japonés que ha publicado información sobre patología y expresión génica para más de 170 compuestos (en su mayoría fármacos). [13]
El Consorcio de Pruebas de Seguridad Predictivas tiene como objetivo identificar y calificar clínicamente los biomarcadores de seguridad para uso reglamentario como parte de la "Iniciativa de ruta crítica" de la FDA . [12]
ToxCast es un programa para predecir peligros, caracterizar vías de toxicidad y priorizar las pruebas de toxicidad de sustancias químicas ambientales en la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos . [14]
Tox21 es una colaboración federal en la que participan los Institutos Nacionales de Salud (NIH), la Agencia de Protección Ambiental (EPA) y la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA), cuyo objetivo es desarrollar mejores métodos de evaluación de la toxicidad. [15] Dentro de este proyecto, se evaluaron los efectos tóxicos de los compuestos químicos en las líneas celulares derivadas de los individuos del Proyecto 1000 Genomas y se determinaron las asociaciones con marcadores genéticos. [16] Partes de estos datos se utilizaron en el Desafío de Toxicogenética NIEHS-NCATS-UNC DREAM con el fin de determinar métodos para las predicciones de citotoxicidad para individuos. [17] [18]
Ver también
- Base de datos comparativa de toxicogenómica
- Farmacogenética
- Genómica estructural
Referencias
- ^ Comunicar información de toxicogenómica a no expertos: resumen de un taller . Prensa de las Academias Nacionales. 2005. doi : 10.17226 / 11179 . ISBN 978-0-309-09538-9. PMID 20669449 .
- ^ Hamadeh HK, Afshari CA, eds. (2004). Toxicogenómica: principios y aplicaciones . Hoboken, Nueva Jersey: Wiley-Liss. ISBN 0-471-43417-5.
Omenn GS (noviembre de 2004). "Reseña de libro: Toxicogenómica: principios y aplicaciones" . Reinar. Perspectiva de salud . 112 (16): A962. PMC 1247673 . - ^ Lesko LJ, Woodcock J (2004). "Traducción de farmacogenómica y farmacogenética: una perspectiva regulatoria" . Reseñas de la naturaleza. Descubrimiento de drogas . 3 (9): 763–9. doi : 10.1038 / nrd1499 . PMID 15340386 .
- ^ Lesko LJ, Salerno RA, Spear BB, Anderson DC, Anderson T, Brazell C, Collins J, Dorner A, Essayan D, Gomez-Mancilla B, Hackett J, Huang SM, Ide S, Killinger J, Leighton J, Mansfield E, Meyer R, Ryan SG, Schmith V, Shaw P, Sistare F, Watson M, Worobec A (2003). "Farmacogenética y farmacogenómica en el desarrollo de fármacos y toma de decisiones regulatorias: informe del primer taller FDA-PWG-PhRMA-DruSafe" . Revista de farmacología clínica . 43 (4): 342–58. doi : 10.1177 / 0091270003252244 . PMID 12723455 .
- ^ Nuwaysir EF, Bittner M, Trent J, Barrett JC, Afshari CA (1999). "Microarrays y toxicología: el advenimiento de la toxicogenómica" . Carcinogénesis molecular . 24 (3): 153–9. doi : 10.1002 / (SICI) 1098-2744 (199903) 24: 3 <153 :: AID-MC1> 3.0.CO; 2-P . PMID 10204799 .
- ^ Fielden MR, Pearson C, Brennan R, Kolaja KL (2005). "Análisis de seguridad de fármacos preclínicos por perfil quimiogenómico en el hígado". Revista estadounidense de farmacogenómica . 5 (3): 161–71. doi : 10.2165 / 00129785-200505030-00003 . PMID 15952870 .
- ^ Mattes WB, Pettit SD, Sansone SA, Bushel PR, Waters MD (marzo de 2004). "Desarrollo de bases de datos en toxicogenómica: problemas y esfuerzos" . Perspectivas de salud ambiental . 112 (4): 495–505. doi : 10.1289 / ehp.6697 . PMC 1241904 . PMID 15033600 . Archivado desde el original el 4 de julio de 2008.
- ^ Ellinger-Ziegelbauer H, Gmuender H, Bandenburg A, Ahr HJ (enero de 2008). "Predicción de un potencial carcinogénico de hepatocarcinógenos de rata mediante análisis toxicogenómico de estudios in vivo a corto plazo". Investigación de mutaciones . 637 (1–2): 23–39. doi : 10.1016 / j.mrfmmm.2007.06.010 . PMID 17689568 .
- ^ Corvi R, Ahr HJ, Albertini S, Blakey DH, Clerici L, Coecke S, Douglas GR, Gribaldo L, Groten JP, Haase B, Hamernik K, Hartung T, Inoue T, Indans I, Maurici D, Orphanides G, Rembges D , Sansone SA, Snape JR, Toda E, Tong W, van Delft JH, Weis B, Schechtman LM (marzo de 2006). "Informe de reunión: Validación de sistemas de prueba basados en toxicogenómica: consideraciones ECVAM-ICCVAM / NICEATM para uso reglamentario" . Perspectivas de salud ambiental . 114 (3): 420–9. doi : 10.1289 / ehp.8247 . PMC 1392237 . PMID 16507466 . Archivado desde el original el 17 de octubre de 2008.
- ^ Waters MD, Fostel JM (2004). "Toxicogenómica y toxicología de sistemas: objetivos y perspectivas". Nature Reviews Genética . 5 (12): 938–948. doi : 10.1038 / nrg1493 . PMID 15573125 .
- ^ Collins BC, Clarke A, Kitteringham NR, Gallagher WM, Pennington SR (octubre de 2007). "Uso de proteómica para el descubrimiento de marcadores tempranos de toxicidad de fármacos". Opinión de expertos sobre metabolismo y toxicología de fármacos . 3 (5): 689–704. doi : 10.1517 / 17425255.3.5.689 . PMID 17916055 .
- ^ a b Mattes WB (2008). "Esfuerzos del Consorcio Público en Toxicogenómica". En Mendrick DL, Mattes WB (eds.). Conceptos Esenciales en Toxicogenómica . Métodos en Biología Molecular . 460 . págs. 221-238. doi : 10.1007 / 978-1-60327-048-9_11 . ISBN 978-1-58829-638-2. PMID 18449490 .
- ^ Igarashi Y, Nakatsu N, Yamashita T, Ono A, Ohno Y, Urushidani T, Yamada H (enero de 2015). "Abrir TG-GATE: una base de datos toxicogenómica a gran escala" . Investigación de ácidos nucleicos . 43 (Problema de la base de datos): D921–7. doi : 10.1093 / nar / gku955 . PMC 4384023 . PMID 25313160 .
- ^ Dix DJ, Houck KA, Martin MT, Richard AM, Setzer RW, Kavlock RJ (enero de 2007). "El programa ToxCast para priorizar las pruebas de toxicidad de productos químicos ambientales" . Ciencias Toxicológicas . 95 (1): 5–12. doi : 10.1093 / toxsci / kfl103 . PMID 16963515 .
- ^ "Proyecto Toxicología en el siglo XXI" . www.ncats.nih.gov .
- ^ Abdo N, Xia M, Brown CC, Kosyk O, Huang R, Sakamuru S, Zhou YH, Jack JR, Gallins P, Xia K, Li Y, Chiu WA, Motsinger-Reif AA, Austin CP, Tice RR, Rusyn I, Wright FA (mayo de 2015). "Evaluación de riesgos y concentración-respuesta in vitro basada en la población de productos químicos: el estudio de detección de alto rendimiento de 1000 genomas" . Perspectivas de salud ambiental . 123 (5): 458–66. doi : 10.1289 / ehp.1408775 . PMC 4421772 . PMID 25622337 .
- ^ "Desafío de Toxicogenética NIEHS-NCATS-UNC-DREAM" . Sage Bionetworks.
- ^ "DeepTox: aprendizaje profundo para la predicción de toxicidad" . Instituto de Bioinformática, Universidad Johannes Kepler de Linz.
enlaces externos
- Centro de Investigación en Toxicología Ocupacional y Ambiental definición por los Centros de Investigación CROET: Centro de Investigación (Neuro) toxicogenómica y Salud Infantil.