Медицинским специалистам часто трудно точно определить, какие лекарства влияют на состояние пациента, поскольку медицинские записи неполные, а пациенты забывают, какие препараты они принимали. В результате важные химические вещества, влияющие на здоровье, иногда остаются незамеченными.
В ответ на эту проблему команда ученых из Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) создала онлайн-библиотеку справочных данных, содержащую химические «отпечатки пальцев» тысяч лекарств, их продуктов распада и связанных соединений. Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.
Библиотека, называемая Global Natural Product Social Molecular Networking (GNPS) Drug Library, использует высокоточный метод молекулярного анализа для идентификации любого химического вещества в биологическом образце. Исследователи применили технологию, называемую массовой спектрометрией.
Этот прибор направляет энергетический пучок на молекулу лекарства или его продукта распада, что вызывает приобретение молекулой электрического заряда и превращение её в ион. Затем прибор использует магнитное поле для сортировки заряженных молекул по их точной массе: более лёгкие молекулы движутся быстрее, а более тяжёлые — медленнее.
После сортировки молекула «фрагментируется» (разбивается на небольшие части). Уникальное расположение и масса этих фрагментов создают её индивидуальный «химический отпечаток» или «подпись».
Учёные собрали эти уникальные отпечатки для тысяч известных лекарств и создали публичную онлайн-базу данных. Каждый отпечаток связан с подробной информацией о том, что это за препарат, к какому классу он относится и как действует в организме.
Когда врач хочет получить полную историю пациента, он берёт биологический образец (кровь, мочу, грудное молоко и т.д.) и помещает его в масс-спектрометр. Система использует метод, называемый нетаргетной метаболомикой. Это означает, что тысячи неизвестных отпечатков, полученных из образца, одновременно сравниваются с отпечатками в библиотеке. Этот процесс мгновенно выявляет каждое лекарство или химическое вещество, присутствующее в организме пациента, включая те, которые не были зафиксированы в медицинской истории.
Тестирование GNPS Drug Library на реальных образцах подтвердило её высокую точность и клиническую значимость. Исследование показало, что образцы людей с воспалительными заболеваниями кишечника или кариесом содержали высокий уровень антибиотиков, что полностью соответствовало терапевтическим курсам для лечения этих заболеваний, подтверждая адекватность назначенного лечения.
Кроме того, стало возможным выявлять скрытые связи и сопутствующие препараты: в образцах пациентов с ВИЧ, помимо противовирусных средств, были обнаружены следы кардиологических и психиатрических препаратов. Это согласуется с наблюдением, что у людей, живущих с ВИЧ, чаще встречаются сердечно-сосудистые заболевания и депрессия.
Учёные также обнаружили, что воздействие определённых лекарств может изменять микробиом кишечника. Кроме того, исследование выявило географические особенности: у участников из США обнаруживалось большее количество лекарств в организме по сравнению с европейскими или австралийскими участниками.
Исследователи считают, что эта технология будет ценна для развития персонализированной медицины и поможет врачам оптимизировать лечение.
