immuneXpresso: новый инструмент для изучения межклеточных взаимодействий
Автор: Даша Чернобровкина
Редакция: Алиса Скнар

Цитокины являются информационными молекулами клеток иммунной системы и других клеток нашего организма. Регулируемые ими межклеточные взаимодействия лежат в основе процессов иммунного ответа и гемопоэза, а их нарушения приводят к различным заболеваниям. При этом цитокиновая сеть является крайне сложной для понимания системой, так как ее мессенджерам свойственна плейотропность и полифункциональность, а объем накопленной информации о взаимодействии цитокинов и вызываемых ими эффектах огромен. Однако теперь, благодаря методам системной биологии, мы больше не связаны рамками редукционистского подхода и можем изучать цитокиновую сеть во всем ее многообразии. Исследователи из Technion-Israeli Institute of Technology и Northrop Grumman Information Technology Health Solutions впервые применили систему интеллектуального анализа текста (text mining) для сбора данных о межклеточных взаимодействиях при различных заболеваниях из уже опубликованных исследований в PubMed. Сформированная таким образом база данных immuneXpresso (iX), находящаяся в открытом доступе (http://www.immunexpresso.org/) поможет вам разобраться в :

  • многообразии коммуникаций интересующего вас типа клеток;
  • многообразии функций интересующего вас цитокина;
  • связи интересующих вас цитокинов и типов клеток с заболеваниями;
  • прямых эффектах, возникающих непосредственно после секреции и связывания цитокинов, так и в более отдаленных непрямых взаимодействиях.

Как это работает? iX извлекает информацию о межклеточных взаимодействиях из всех доступных статей в базе PubMed. На настоящий момент система содержит информацию о 4118 клеточно-цитокиновых взаимодействиях, извлеченную из >31000 статей. Система может производить поиск по типам клеток, цитокинам, интересующему заболеванию, а также позволяет учитывать направленность взаимодействия и эффекта (негативный, позитивный, нейтральный) и даже, где это возможно, клеточные функции.

На сегодняшний день система распознаёт связи с точностью до 93% (количество верно положительных результатов) для пар клетка-цитокин. При добавлении в анализ направленности взаимодействия (исходящий/входящий сигнал) точность снижается до 82%. Точность результатов планируется повысить путем включения в анализ полных текстов статей, а также использования более сложных форм анализа текста. Кроме того, предполагается расширить поле изучаемых взаимодействий добавлением информации о прямых межклеточных контактах и даже внутриклеточных каскадах передачи информации.
Кроме создания данного инструмента, авторы успешно использовали полученную базу данных для предсказания клеточно-цитокиновых связей, о которых раньше не было известно и которые были подтверждены экспериментально. Глобальность полученных данных открыла перспективы для изучения потоков межклеточной передачи информации на системном уровне. Так, проанализировав количество клеточных связей для каждого цитокина, авторы обнаружили своеобразные «хабы» цитокиновой сети: 50% всех межклеточных взаимодействий приходилось на 15-16%. Лидерами стали фактор некроза опухоли, трансформирующий фактор роста, интерлейкин 6 и интерферон γ.

Таким образом, immuneXpresso — это, во-первых, инструмент системной иммунологии, которая является магистральным путем качественного развития этой области, учитывая сложность и многообразие иммунной системы, а, во-вторых — это шаг на пути к революции в работе с литературой, которая приведёт к появлению системы методов эффективного анализа опубликованных данных в разных областях.


Источник:

Kveler K. et al. Immune-centric network of cytokines and cells in disease context identified by computational mining of PubMed //Nature biotechnology. – 2018.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.