在开发新药时，监测细胞对候选化合物的反应对于评估其有效性和安全性至关重要。来自RIKEN生命科学技术中心的研究人员报告了一种新方法，该方法使用先进的基因表达分析方法CAGE和单分子测序来监测和量化药物反应过程中基因启动子的活性。这项研究为在单个启动子水平上更精确地分析细胞对药物的反应铺平了道路。
这项研究本周发表在《CPT:药物计量学与系统药理学》杂志上。
基于微阵列的技术被广泛应用于基因水平上监测药物给药后细胞的变化。然而，由于它们依赖于预先设计的寡核苷酸探针和基于杂交的检测，微阵列有一些局限性。
为了规避使用微阵列技术开发新药所带来的限制，铃木博士和他在CLST的团队开发了一种结合基因表达Cap分析(CAGE)和第三代单分子测序的新技术。CAGE是RIKEN开发的一种方法，用于全面绘制人类转录起始位点及其启动子，并量化细胞中mrna的集合，也称为转录组。
在CAGE期间，对mrna的5'端进行测序，以产生一系列20-30个核苷酸序列，然后可以将其映射到基因组上，并提供有关基因表达水平的信息。铃木博士和他的团队使用CAGE结合单分子测序仪来监测三种药物U0126、沃特曼宁和吉非替尼对人类乳腺癌细胞的影响。
已知U0126和wortmannin可抑制细胞内Ras-ERK和磷脂酰肌醇-3激酶(PI3K)-Akt信号通路。吉非尼是一种有效的表皮生长因子受体激酶(EGFR激酶)抑制剂，主要抑制EGFR下游的Ras-ERK和PI3K-Akt通路。
研究人员发现了一组不同的启动子，它们受到低剂量药物的影响，因此对Ras-ERK和PI3K-Akt信号转导途径的微弱抑制表现出敏感性。使用基于微阵列的分析很难达到这种精度。
此外，定量分析表明，U0126和wortmannin的抑制谱都是通过抑制EGFR激酶获得的转录组谱的组成部分。利用回归模型，研究人员能够基于U0126和wortmannin基因谱定量预测吉非替尼的启动子活性谱。
这些结果证明了高定量启动子活性谱在药物研究中的潜在效用。
Suzuki博士总结道:“定量转录组分析可能广泛适用于确定目标蛋白和未表征化合物的作用机制。”他补充说:“我们的研究为在启动子水平上定量分析药物反应铺平了道路，此外，它可能适用于临床环境中对联合或连续药物治疗的评估。”
