硅平台(CRISP) |创新平台跨物种比较 - 18新利客户端苹果,新利体育登陆老版本

CRISP是一个比较在网上结构/功能平台，提供了识别肝脏活动的物种差异的潜力。它使用户能够筛选针对肝脏蛋白质的候选化合物，以确定预测的分子相互作用(“命中”)，然后将它们在亲和力、结合方向、蛋白质功能、下游代谢和信号通路效应等方面与其他生物体中的命中进行比较，以便为后续试验选择最合适的动物模型。分子组学有限公司寻求行业合作伙伴帮助验证技术使用在体外而且在活的有机体内肝毒性数据。

在CRACK IT解决方案资金的支持下，分子组学有限公司现在与陶氏农业科学建立了一个项目，验证CRISP针对10种肝毒性化合物和10种无毒化合物(由陶氏提供)，这些化合物的身份将不受分子组学的影响。CRISP模型的数据将与现有数据进行比较在体外而且在活的有机体内通过Dow提供的数据来评估该模型作为一种具有成本效益的复合筛选方法的有效性。

人们普遍认为，动物模型并不总是能准确预测某种物质对人类、其他动物或环境的影响。高度系统发育连锁的物种(老鼠-大鼠或灵长类-人)不一定具有对特定化合物相同的生化机制或生理反应(Heywood 1990)。FDA指出，十种化合物中有九种在临床研究中失败，“因为我们不能根据实验室和动物研究准确预测它们在人体中的表现”(FDA, 2006)。这种减员限制了安全有效的新化学实体(NCEs)和疗法的发展，是一项重大的财政负担。这为开发一个在网上该平台可以告知研究人员最合适的模型系统(如果有的话)，用于调查给定化合物的功效或毒性。

同时在活的有机体内或者新化合物的立法批准和剂量推荐通常需要临床药物试验，这种系统方法提供的有关分子作用模式的机制信息有限，因此预测病理、生理和药理后果的能力有限。相比之下,在体外而且在网上测试提供了生物过程的分子水平理解，因此越来越多地应用于化合物的发现和开发(2014 - 2022年的机遇和预测， 2014)，过去的缺点是缺乏整个蛋白质组的覆盖。

在过去50年里，药物性肝损伤(DILI)一直是与安全相关的药物营销撤药最常见的单一原因(工业药物性肝损伤指南， 2009)和对肝脏的影响通常被用来设定农用化学品风险评估的参考剂量(基于健康的指导价值，2013)。随着农业和制药行业的应用，FDA和EFSA等监管机构同意需要一种方法来区分可能导致严重DILI的化合物和不太可能造成严重DILI的化合物(工业药物性肝损伤指南, 2009)。因此，肝脏是CRISP原型的最初重点，其目标是促进未来的整个蛋白质组分析。

参考文献

联合王国化学品监管局和健康与安全执行局(2013年)。基于健康的指导值——调查在确定推导农药基于健康的指导值(ADI、AOEL和AAOEL)的适当参考点和推导用于人类风险评估的不确定因素方面的最新情况。欧洲食品安全署支持出版物(4): 413。doi:10.2903 / sp.efsa.2013.en - 413。
FDA新闻稿“FDA发布建议，使临床药物开发的早期阶段更有效”(2006)。http://www.fda.gov/News新利体育网页版Events/Newsroom/PressAnnouncements/2006/ucm108576．16/2/16访问。
海伍德R(1990)。临床毒性-它可以被预测吗?:动物毒性研究:它们与人类的相关性(埃德·伦利和沃克)，码头出版社。
工业药物性肝损伤指南:上市销售以前的临床评价FDA,(2009)。16/2/16访问。
世界生物模拟市场-2014 - 2022年的机遇和预测．(2014)。16/2/16访问。

CRISP由Moleculomics Ltd公司创建，定义了一种小分子化合物与一系列不同物种的代谢关键肝酶和受体相互作用的潜力。该平台包括所有肝脏蛋白的结构模型;小鼠、大鼠和人类肝脏各约1100个(小鼠和大鼠在英国所有动物试验中占84%)(活体动物科学程序的年度统计, 2013)。CRISP有助于识别在三种生物中具有高度结构同源性的靶蛋白，以及那些具有广泛结构同源性但可能具有影响活性/特异性的关键结构差异的靶蛋白。公司的在体外知识库汇集了五个已建立的数据库(完整、BioGRID、Reactome、KEGG、CTD)，提供了下游信号和代谢途径信息，使CRISP成为一个领先的生物模拟工具，用于为给定的NCE开发项目识别最合适的动物模型。

替代蛋白质小在网上解决方案不能提供CRISP的规模和广度，而CRISP跨越了整个肝脏的多个蛋白质组。CRISP可以预测化合物与蛋白质的结合，即分子启动事件(MIE)，并返回MIE通路中涉及的所有蛋白质。结构相似性搜索用于识别不同物种MIE通路中涉及的每个蛋白质的结构和功能的相似性/差异。当前的在网上模型是从化学信息学的角度进行研究的，尽管它们将化学结构与生物活性联系起来，但不包括整个器官尺度上的特定蛋白质-配体相互作用。CRISP结合了蛋白质的高通量结构建模、分子对接、在网上途径分析和种间比较的能力。这促进了在研发管道内的快速决策，使最合适的动物模型的知情选择成为可能，并通过识别引起不良途径结果的蛋白质-配体相互作用，在开发早期识别出有问题的化合物。

在进一步验证之后，CRISP将提供一个全面的工具，用于早期识别与肝脏相关的化合物的蛋白质介导的功效和毒性问题，在大规模和相对跨人类和两个重要的商业和科学模型系统。分子组学计划将该技术扩展到整个人类蛋白质组分析，交叉参照所有动物试验中使用的物种，以实现该技术的真正潜力。

参考文献

总部报告-活体动物科学程序的年度统计-英国(2013年)。

CRISP有可能成为在农产工业、制药、生物技术和国防等几个影响较大的部门有效开发安全和创新产品的宝贵工具。然而，值得赞赏的是，只有证明了我们的工具的实用性，工业才会采用我们的工具。

分子组学通过提供少量“盲”小分子测试化合物的信息，寻求合作者来协助验证在体外蛋白质分析和在活的有机体内肝毒性终点数据可用。这将为分子组学提供有价值的信息，以训练和测试原型，使技术商业化。它将为该技术的扩展提供一个坚实的基础，以促进在临床前试验中经常涉及的广泛动物物种的整个蛋白质组分析。

除了提出的验证使用在体外而且在活的有机体内为了毒理学风险评估的决策目的，研究人员寻求将CRISP应用于肝毒性数据的长期合作关系。寻求合作伙伴关系的公司，其工作涉及广泛的化合物发现和/或使用，并对其长期而言，该平台将成为其化合物选择和/或风险评估的一个组成部分。

关于知识产权的信息

分子组学有限公司确认，提供预测分子相互作用组件所需的知识产权是专利的，本项目中使用的其他信息存在于公共领域。

分子组学有限公司寻求克服动物与人之间的不良相关性，这是90%的药物在人体试验中失败的关键原因，尽管通过了传统的大鼠毒理学测试(Sankar U, 2005)。通过可靠地预测人和动物模型之间的异同，就有可能选择更合适的试验和动物模型。这将消除不必要的动物模型的使用，这些模型不能很好地代表人类生物化学，具有有限或没有科学价值，减少所需的动物数量，同时提高化合物开发过程的效率。

此外，通过CRISP可以吸收新的分子知识，以拓宽对NCEs机制作用的科学理解，并可以消除观察一些全身症状的需要。例如，在Draize测试中，CRISP有可能通过暴露于候选化合物中预测人眼的哪些蛋白质，并将结构/通路数据与兔子的数据进行比较，以评估兔子模型的相关性。我们的愿望是开发技术来支持NC3Rs和地点的目标在网上筛选是如何开发新的化合物基础产品的中心。

参考

Sankar U(2005)。药物发现中微妙的毒性平衡。这位科学家19:32。

概述|影响

概述

在CRACK IT解决方案资金的支持下，分子组学有限公司现在与陶氏农业科学建立了一个项目，验证CRISP针对10种肝毒性化合物和10种无毒化合物(由陶氏农业科学提供)，这些化合物的身份将不受分子组学的影响。CRISP模型的数据将与现有数据进行比较在体外而且在活的有机体内由陶氏农业科学公司提供的数据来评估模型作为一种具有成本效益的复合筛选方法的有效性。通过广泛的化合物预测/评估肝毒性的能力将极大地促进合适候选化合物的选择，并减少测试的需要在活的有机体内歧视。

影响

CRISP使用来自五个数据仓库(UniProt, PubChem, Livertox, Reactome和KEGG)的公开信息，特别关注肝脏蛋白质。使用同源建模和蛋白质线程对1000多个在每个物种(人、大鼠和小鼠)中都有已知同源物的肝脏蛋白质的结构进行建模(表1)。表2显示了在大鼠和小鼠中都有等效基因产物建模的人类蛋白质的数量，只有小鼠和只有大鼠，突出了可能影响生成数据的显著物种差异。

生物	的组合数	生成的3D模型数量
人类	1075年	1043年
鼠标	1075年	982
老鼠	1075年	997

表1-生成的3D模型的数量，证明与所用模板的序列对齐等于或大于80%，使用Procheck确认的二级结构等于或大于95%。

等效基因模型在:	数量的模型
大鼠和老鼠	977
只老鼠	5
只老鼠	20.
既不	41

表2 -有等效基因产物模型的人类蛋白质的数量。

配体从LiverTox数据库和FDA批准的清单，以获得一系列肝毒性和“安全”化合物。这些化合物被分为三大类:

毒性最小——仅在fda批准的且未列在Livertox中的:715种化合物。
中毒性，两个数据库都列出的656种化合物。
最具毒性的——那些只在Livertox数据库中发现且未经FDA批准的:481种化合物。

利用3000个模型肝脏蛋白和近2000个配体，进行了广泛的研究在网上进行对接计划，以确定蛋白质-配体的相互作用。一套蛋白质相似度评分指标被制作出来，以识别和排名相似的蛋白质在三个物种。这些相似性的度量包括蛋白质序列的一致性、蛋白质的三维结构和对接的配体构象(包括亲和力和配体结合的位置)。通过对接和相似数据建立了一个全面的数据库，使所有小鼠、大鼠和人肝脏蛋白的交叉引用成为可能，并产生有意义的比较输出。

开发了一个自动报告框架来生成一个查询化合物的报告，详细描述了与人类蛋白质的潜在相互作用，化合物参与的代谢和信号通路，以及与啮齿类动物蛋白质的异同。该报告以HTML文档的形式提交，其中包括“红绿灯”分类，以快速概述相似性，并可以提供四种不同的建议结果:两个啮齿动物模型都不适合，两个啮齿动物模型(同样)适合，老鼠提供最佳模型或大鼠提供最佳模型。看到附录1了一个例子。

陶氏农业科学(Dow AgroSciences)在提供有关软件的反馈和界面的辅助进展方面发挥了重要作用，但由于合并相关的更改，陶氏农业科学无法提供化合物进行验证。相反，CRISP使用了来自已发表的药物致肝损伤(DILI)列表的10种肝氧和10种无毒化合物进行验证(Ekins S，et al .,2010)。选择这个数据集是为了挑战在网上模型(设计用于预测蛋白质-配体相互作用的毒性)，因为它包含由非受体介导机制引起的毒性化合物。DILI列表只考虑FDA列表或LiverTox中没有发现的化合物，以及那些具有明确的PubChem标识符的化合物。天然代谢物、天然化合物和其他内源化合物，如激素也被去除。

在DILI名单上被列为无毒的10种化合物中，有9种被CRISP预测为无毒(表3)。例外的Zomepirac被CRISP认定为有毒，这与该药物在后期被撤回批准相对应。这表明该模型能够可靠地预测安全的类药物化合物是无毒的。

PubChem ID	的名字	帝力有毒	毒性的可能性	PubChem描述	毒性(文学)
12124	3-Acetamidophenol(译者注:挪威首都)基地	没有	0	止痛药,而不是销售	过量可能导致肝脏中毒
20469	二丙酸倍氯米松	没有	0	抗炎	不知道
60063	Clinafloxacin	没有	0	抗生素,不批准	光毒性的
5281881	Flupenthixol	没有	0	药物，抗精神病药，没有批准	没有记录
107865	Idarubicin盐酸	没有	0	抗白血病	不知道
9681	马来酸二甲麦角新碱	没有	0	麦角衍生物，就像迷幻药	反向止痛剂，血管收缩剂，可能有心脏毒性
4122	诺考达唑	没有	0	药物、抗肿瘤剂、抗癌	没有记录
165580	巴龙霉素硫酸	没有	0	抗生素	肾毒性
5405	Terfenadine	没有	0	药物抗组胺剂,撤回	潜在的心律失常
5733	Zomepirac	没有	One hundred.	药物,非甾体抗炎药	批准撤回，过敏反应和肾毒性

表3- DILI无毒化合物结果。CRISP毒性百分比表明每种化合物的行为在多大程度上类似于已知的有毒或无毒化合物组的成员，例如，它以类似于毒性/无毒的方式与相同的蛋白质结合。

利用CRISP平台，在DILI列表中被列为有毒的化合物中有50%被预测为有毒。在那些被预测为无毒的药物中，有两种目前在市场上出售(比卡鲁他胺和多菌灵)，两种由于毒性(呋喃唑酮和非那西汀)已从市场上撤出，但没有肝脏毒性。然而，已知硫代乙酰胺可诱发急性或慢性肝病，CRISP平台意外地预测这是无毒的。然而，经测试，硫代乙酰胺需要代谢激活(通过两次氧化)来引发其毒性和未氧化形式的硫代乙酰胺在网上在CRISP中，已发现在浓度高达50 mM的条件下，40小时对分离的肝细胞是无毒的(Hajovskyet al。, 2012)。这表明CRISP平台的优势在于预测那些对被测化合物有直接蛋白质介导机制的化合物的毒性，而不是在化合物被肝酶转化为其他产品或中间体的情况下。这些限制与平台的设计有关，可以通过结合聚类方法进行改进，该方法可以在化学空间中搜索衍生物，并根据输入的测试化合物评估这些衍生物的毒性。或者，补充方法可以用来预测代谢物，或者如果下游中间体/产物已知，可以通过CRISP平台来评估毒性/啮齿动物模型的适用性。

PubChem ID	的名字	帝力有毒	毒性的可能性	PubChem描述	毒性(文学)
56069	Bicalutamide	是的	0	批准的非甾体抗雄激素药物	没有记录
25429	多菌灵	是的	0	广泛应用，广谱杀菌剂	可能的肝毒性
2763	环丙贝特	是的	70	Anti-lipidemic	不知道
5323714	呋喃唑酮	是的	0	硝基呋喃抗菌剂	硝基呋喃未被批准为致癌物，与神经毒性有关，但没有已知的肝脏毒性
3474	Glafenine	是的	50	止痛药,而不是销售	撤回,anaphaylactic反应
3634	Hycanthone	是的	60	Anti-schistosomal	对肝脏有毒
5905	碘苷	是的	80	药物,抗病毒	抗疱疹病毒抗病毒药物，由于心脏毒性只局部使用
4528	Nomifensine	是的	10	Snit-depressant,撤回	强力去甲肾上腺素-多巴胺再摄取转运蛋白抑制剂。因溶血性贫血风险退出，机制不清楚
4754	非那西汀	是的	0	旧的止痛剂,撤回	肾脏损伤，血液问题，可能致癌，但没有已知的肝毒性
2723949	Thioactamide	是的	0	试剂	高度的肝脏毒性

表4- DILI有毒化合物结果。CRISP毒性百分比表明每种化合物的行为在多大程度上类似于已知的有毒或无毒化合物组的成员，例如，它以类似于毒性/无毒的方式与相同的蛋白质结合。

CRISP接口和数据库的免费版本可在以下网站获得https://moleculomics.com/CRISP/，在那里可以查看超过1800种化合物的结果。测试专有化合物的商业版本可从分子组学服务页面(https://moleculomics.com/service-offering/)及从点击导向传送门(https://h2lportal.com/CRISP/)，以满足工业上更广泛的使用，以及测试具有商业价值的新化合物。该平台使用户能够筛选针对人类肝脏蛋白质的候选化合物，以确定预测的分子相互作用，并将其与其他生物体中的相互作用进行比较，以选择最合适的动物模型进行实验。CRISP方法的扩展到其他被用作测试模型的物种，例如秀丽隐杆线虫而兔子，现在是很容易实现的，可以进一步增加这项工作的影响。

CRISP将能够取消(或警告性建议)所使用的动物模型不能很好地代表人类生物化学的试验，并允许选择更适当的模型。这同时否定了不必要的动物研究，并提高了复合开发过程的效率。CRISP还确定了哪些部位的肝毒性极有可能是关键危害，并提供证据证明在脊椎动物试验之前将该化合物从药物开发管道中移除。在脊椎动物试验前去除化合物，防止化合物通过无数新利体育网页版在活的有机体内筛查包括肾脏、肝脏和生殖毒性，可能拯救数千只动物。例如，一项两代生殖毒性研究(OECD TG 416)需要2000 - 3000只动物(通常是大鼠)，目前需要对所有农用化学活性成分进行研究。CRISP确定的每一种化合物在OECD TG 416测试前被移除，将使用于生殖毒性评估的动物数量减少约2000只。

CRISP无疑将进一步丰富与大型工业公司的互动。例如，联合利华公司(毒性筛选)、液化空气公司(惰性气体的治疗作用)和制药公司(铅的发现)的工作正在进行中。CRISP平台计划也帮助推动了两个关键蛋白质组的3DProteome平台，酵母（酿酒酵母),人类该研究是与斯旺西大学医学院的基因组和结构生物信息学研究组联合进行的。

Moleculomics有限公司报价:

这个CRACK IT解决方案奖对分子组学有着巨大的价值，我们非常感谢它提供的机会，让我们集中时间和精力推进一项直接应用于工业的技术，我们能够立即传播。

我们也非常感谢与陶氏农业科学公司的合作，以及我们的在网上为行业内相关公司和团队提供平台。与科学家和组织直接合作和联系，实现计算辅助在模型选择和毒性筛选方面的巨大潜力，对于一个小型大学衍生公司来说是非常宝贵的经验。

参考文献

艾金斯，威廉姆斯·AJ，徐俊杰(2010)。基于配体的人类药物肝损伤预测贝叶斯模型。药物代谢与处置38(12): 2302 - 8。

Hajovsky L.等，(2012)硫代乙酰胺和硫代乙酰胺s -氧化物在大鼠肝细胞中的代谢和毒性。2012年9月17日;25(9): 1955 - 1963。