Model baru mengidentifikasi obat-obatan itu

Kredit: Domain Publik CC0

Obat apa pun yang diminum harus melewati lapisan saluran pencernaan. Protein pengangkut yang ditemukan pada sel-sel yang melapisi saluran pencernaan membantu proses ini, namun bagi banyak obat tidak diketahui pengangkut mana yang mereka gunakan untuk meninggalkan saluran pencernaan.

Mengidentifikasi transporter yang digunakan oleh obat tertentu dapat membantu meningkatkan pengobatan pasien karena jika dua obat bergantung pada transporter yang sama, keduanya dapat berinteraksi dan tidak boleh diresepkan bersamaan.

Para peneliti di MIT, Brigham and Women’s Hospital, dan Duke University kini telah mengembangkan strategi multifaset untuk mengidentifikasi transporter yang digunakan oleh berbagai obat. Pendekatan mereka, yang menggunakan model jaringan dan algoritma pembelajaran mesin, telah mengungkapkan bahwa antibiotik yang biasa diresepkan dan pengencer darah dapat berinteraksi.

“Salah satu tantangan dalam memodelkan penyerapan adalah bahwa obat-obatan tunduk pada transporter yang berbeda. Penelitian ini adalah tentang bagaimana kita dapat memodelkan interaksi ini, yang dapat membantu kita membuat obat lebih aman dan efektif serta memprediksi potensi toksisitas yang selama ini sulit diprediksi. . ” kata Giovanni Traverso, seorang profesor teknik mesin di MIT, ahli gastroenterologi di Brigham and Women’s Hospital dan penulis utama studi tersebut.

Mempelajari lebih lanjut tentang pengangkut mana yang membantu obat bergerak melalui saluran pencernaan juga dapat membantu pengembang obat meningkatkan penyerapan obat baru dengan menambahkan eksipien yang meningkatkan interaksinya dengan pengangkut.

Mantan postdocs MIT Yunhua Shi dan Daniel Reker adalah penulis utama penelitian ini, yang diterbitkan hari ini di Nature Biomedical Engineering.

Transportasi obat-obatan

Penelitian sebelumnya telah mengidentifikasi beberapa transporter di saluran pencernaan yang membantu obat melewati lapisan usus. Tiga dari yang paling umum digunakan yang ditargetkan oleh studi baru ini adalah BCRP, MRP2 dan PgP.

Untuk penelitian ini, Traverso dan rekannya mengadaptasi model jaringan yang mereka kembangkan pada tahun 2020 untuk mengukur penyerapan obat tertentu. Pengaturan eksperimental ini, berdasarkan jaringan usus babi yang dikembangkan di laboratorium, dapat digunakan untuk mengekspos jaringan tersebut secara sistematis terhadap formulasi obat yang berbeda dan mengukur seberapa baik obat tersebut diserap.

Untuk mempelajari peran transporter individu dalam suatu jaringan, peneliti menggunakan rantai pendek RNA yang disebut siRNA untuk mengurangi ekspresi masing-masing transporter. Mereka merobohkan kombinasi transporter yang berbeda di setiap bagian jaringan, yang memungkinkan mereka mempelajari bagaimana setiap transporter berinteraksi dengan banyak obat berbeda.

“Ada beberapa jalur yang bisa dilalui obat melalui jaringan, tapi Anda tidak tahu jalur mana. Bisakah kita menutup jalan secara terpisah untuk melihat apakah kita menutup jalur itu, apakah obat masih bisa lewat? Jika jawabannya ya.” , maka dia tidak menggunakan jalan itu,” kata Traverso.

Para peneliti menguji 23 obat yang umum digunakan menggunakan sistem ini, yang memungkinkan mereka mengidentifikasi transporter yang digunakan oleh setiap obat. Mereka kemudian melatih model pembelajaran mesin pada data ini, serta data dari beberapa database obat. Model tersebut belajar memprediksi obat mana yang akan berinteraksi dengan pengangkut mana berdasarkan kesamaan struktur kimia obat.

Dengan menggunakan model ini, para peneliti menganalisis 28 obat baru yang saat ini digunakan serta 1.595 obat eksperimental. Skrining ini menghasilkan hampir 2 juta prediksi potensi interaksi obat. Diantaranya adalah prediksi bahwa doksisiklin, suatu antibiotik, dapat berinteraksi dengan warfarin, obat pengencer darah yang biasa diresepkan. Doxycycline juga diperkirakan berinteraksi dengan digoksin, yang digunakan untuk mengobati gagal jantung, levetiracetam, obat anti kejang, dan tacrolimus, suatu imunosupresan.

Identifikasi interaksi

Untuk menguji prediksi tersebut, para peneliti melihat data dari sekitar 50 pasien yang memakai salah satu dari tiga obat tersebut ketika mereka diberi resep doksisiklin. Data yang berasal dari database pasien di Massachusetts General Hospital dan Brigham and Women’s Hospital menunjukkan bahwa ketika doksisiklin diberikan kepada pasien yang sudah mengonsumsi warfarin, kadar warfarin dalam aliran darah pasien naik dan kemudian turun lagi setelah mereka datang. mati. berhenti mengonsumsi doksisiklin.

Data ini juga mengkonfirmasi prediksi model bahwa penyerapan doksisiklin dipengaruhi oleh digoksin, levetiracetam, dan tacrolimus. Hanya satu dari obat tersebut, tacrolimus, yang sebelumnya diduga berinteraksi dengan doksisiklin.

“Ini adalah obat-obatan yang umum digunakan, dan kami adalah orang pertama yang memprediksi interaksi ini menggunakan model in silico dan in vitro yang dipercepat,” kata Traverso. “Pendekatan semacam ini memberi Anda kemampuan untuk memahami potensi implikasi keamanan dari pemberian obat-obatan ini secara bersamaan.”

Selain mengidentifikasi potensi interaksi antar obat yang sudah digunakan, pendekatan ini juga dapat diterapkan pada obat yang sedang dikembangkan. Dengan menggunakan teknologi ini, pengembang obat dapat mengubah formulasi molekul obat baru untuk mencegah interaksi dengan obat lain atau meningkatkan penyerapannya. Vivtex, sebuah perusahaan bioteknologi yang didirikan bersama pada tahun 2018 oleh mantan postdoc MIT Thomas von Erlach, Profesor Institut MIT Robert Langer, dan Traverso untuk mengembangkan sistem pemberian obat oral baru, kini sedang melakukan penyesuaian obat semacam ini.

Informasi lebih lanjut:
Skrining obat oral untuk interaksinya dengan transporter usus melalui eksplan jaringan babi dan pembelajaran mesin, Nature Biomedical Engineering (2024). DOI: 10.1038/s41551-023-01128-9

Disediakan oleh Institut Teknologi Massachusetts

Kisah ini diterbitkan ulang atas izin MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), sebuah situs populer yang meliput berita tentang penelitian, inovasi, dan pengajaran MIT.

Kutipan: Model baru mengidentifikasi obat-obatan yang tidak boleh dikonsumsi bersamaan (2024, 20 Februari) Diakses pada 21 Februari 2024, dari https://medicalxpress.com/news/2024-02-drugs-shouldnt.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Kecuali untuk tindakan bonafid apa pun untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.