Mange små forskelle bidrager til en stor variation

Der er ikke en enkelt hovedårsag til, at visse stoffer påvirker mennesker forskelligt, men derimod mange små faktorer. ETH-forskere demonstrerede dette med et modelsystem. De tror, ​​at for at teste effektiviteten af ​​visse lægemidler, det er nødvendigt at se på det biologiske system som en helhed.

Lægemidler er ikke lige effektive for alle. Til en vis grad, dette skyldes, at menneskers kroppe vil optage et farmaceutisk stof i varierende grad. Der er tidligere lavet lidt forskning for at afgøre, om dette er hovedårsagen til de individuelle forskelle eller en af ​​mange.

En gruppe forskere ledet af Ruedi Aebersold, professor i systembiologi ved ETH Zürich, har nu kastet lidt lys over emnet i deres rapport offentliggjort i tidsskriftet Cellesystemer . Forskerne udførte detaljerede målinger af proteiner og metabolitter i cellekulturforsøg og lykkedes med at vise, at de forskellige effekter mellem individer ikke kunne tilskrives en enkelt faktor eller nogle få faktorer. I stedet, forskerne fandt, at mange små forskelle tilsammen er ansvarlige for den store variation.

Tester med et kolesterolsænkende lægemiddel

For at undersøge de variable virkninger af lægemidler, forskerne analyserede kolesterolregulering i fire forskellige humane cellelinjer. De testede, hvordan cellerne reagerede forskelligt på forskellige lægemidler, der påvirker kolesterolniveauet. I samarbejde med ETH-professor Uwe Sauer, forskerne brugte metoder inden for systembiologi, proteomics og metabolomics til at måle og sammenligne koncentrationerne af et meget stort antal forskellige proteiner og metabolitter i cellerne på bestemte tidspunkter.

Det viste sig, at hver af cellelinjerne reagerede forskelligt på stofferne. "I modsætning til hvad man kunne forvente, forskellene skyldtes ikke, at en cellelinje blot optog mere af et farmaceutisk stof end en anden, eller at en celle manglede en central reguleringsmekanisme fundet i en anden celle, siger Peter Blattmann, en postdoc i Aebersolds gruppe og førsteforfatter til undersøgelsen. I stedet, forskerne var i stand til at vise, at mange enzymer og mange af de komplekse biokemiske veje i en celle tilsammen bidrager til forskellene.

Onkologiske anvendelser

"Vores resultater viser tydeligt, at blot at måle mængden af ​​lægemiddeloptagelse ikke er tilstrækkelig til at forstå inter-individuelle forskelle i effektivitet, en tilgang, der typisk blev taget i fortiden, ", siger Blattmann. "Vi er snarere nødt til at anlægge et holistisk perspektiv, og, som vi gjorde i denne undersøgelse, bruge computermodeller til også at se på andre komplekse intracellulære processer for at forstå, hvorfor lægemiddelreaktionen varierer."

De individuelle forskelle er endnu mere udtalte i kræftbehandlinger end i kolesterolsænkende medicin. Især i tilfælde af mere avanceret medicin, der er behandlinger, der kun virker for en meget lille gruppe patienter. "Den systembiologiske tilgang, vi tog i vores undersøgelse, kan således også gøre det muligt at forudsige, hvilke patienter der reagerer godt på et kræftlægemiddel, og hvilke der ikke vil. siger Blattmann.