免费的网络服务 深入研究细胞功能

来自俄罗斯，美国，加拿大和德国的一组科学家开发了一种简单有效的名为Genes And Metabolites(GAM)的网络服务，以帮助研究人员研究细胞中复杂的生物过程。该计划确定了新陈代谢和基因变化之间的联系，从而更好地了解癌症或免疫系统细胞的工作方式。代谢调节在这些生物学对象中起主要作用。来自该服务的新见解可用于开发自身免疫疾病和癌症的治疗方法。该研究发表在Nucleic Acids Research上。

华盛顿大学圣路易斯分校助理教授Maxim Artyomov对该项目进行了监督：“我们的服务是许多生物学家和免疫学家的帮助，他们研究新陈代谢对临床变化的影响。在之前的研究中，我们通过实验证实了我们的算法有多好大量的研究小组求助于我们，来自俄罗斯圣彼得堡ITMO大学的Alexey Sergushichev创建了一个网络服务，以便来自世界各地的科学家可以轻松访问这种方法。“

在此之前，没有简单，有效的免费软件产品可以同时分析基因和代谢物，这些简单的低分子物质参与生物过程。在哺乳动物细胞中没有良好的生物过程模型，因为在单个细胞中每时每刻都会出现大约相关的反应 - 大约1,500个。

因此，该小组开发的解决方案已经可以帮助生物学家和药理学家开展工作。例如，Web服务可用于研究癌细胞内发生的过程。利用该服务，研究人员可以分析这些细胞中代谢途径的整个图谱，并揭示肿瘤生长的机制。没有这些基础知识来对抗癌症是有问题的。

在之前的一项研究中，科学家们使用这种算法并证明抑制癌细胞中的某些代谢过程可以延缓肿瘤的生长。现在每个人都可以使用该程序。该服务已经在数十家生物实验室和制药公司中部署。因为新陈代谢在免疫系统的运作中起着重要作用，GAM也可以应用于自身免疫病的研究，在大多数情况下，免疫系统开始攻击健康组织。这些疾病通常是慢性的，会导致严重的后果。

除了代谢，免疫系统的平衡受到基因表达的显着影响。“代谢途径包含催化化学反应的酶。这些酶由特定基因编码。使用我们的网络服务，人们不仅可以分析代谢物浓度的变化，还可以分析基因表达的变化。因此，我们可以了解细胞过程的机制和确定各种自身免疫性疾病过程中的关键反应。未来，它将有助于免疫系统调节剂的发展 - 例如，免疫抑制剂，用于有效治疗I型糖尿病或慢性乙型肝炎等病症免疫系统疾病，“Alexey Sergushichev说。

该程序将代谢物浓度和基因表达的原始数据与KEGG数据库进行比较，其中生物过程以标准状态描述。然后建立一个网络，其中节点代表显着变化的物质，边缘是它们在化学反应过程中转化的途径。对于每个节点，程序定义权重 - 整个过程中代谢物重要性的指标; 指标取决于浓度与标准的偏差。

因此，可以通过分析两种状态来识别细胞过程：参考(正常)状态和受外部因素影响的状态。例如，之前，科学家已经观察到当病原体出现时巨噬细胞如何激活和重组。

该网络服务是免费的，用户友好，高效，无需安装。研究人员无需访问特殊软件或KEGG数据库即可使用它。

当科学家不知道他们正在寻找哪种模式时，该方法非常适用于反应网络的非靶向分析。它还有助于检测信号物质，免疫系统从中接收有关代谢变化的信息，并研究它们在细胞内过程中的作用。同时分析基因表达和代谢物浓度缩小了搜索范围，使研究人员能够直观，可读地找到复杂的反应网络。