Identifikace nových indikací léčiv pomocí analýzy transkriptomu jednotlivých buněk

Abstract

De novo drug development represents an exceedingly complex, time-consuming, and expensive process. Drug repurposing, utilizing large-scale transcriptomic datasets, has emerged as a promising alternative, accelerating the entire drug development pipeline. The recent introduction of single-cell RNA profiling technologies has presented a potential improvement to the process, offering insights into the expression of individual genes at the level of individual cells. However, the full potential of this technology for drug repurposing is yet to be realized. This bachelor thesis explores the challenges and opportunities associated with leveraging single-cell transcriptomics to identify new drug indications. Emphasizing the critical role of single-cell transcriptomics, the thesis navigates through databases, tools, and strategies in drug repurposing. In a case study, the selected analysis tool is applied to identify new drug candidates for the treatment of ischemic brain injury, utilizing our own single-cell transcriptomic data from a mouse model. In summary, this thesis aims to provide insights into the possibilities of single- cell transcriptomics in computational drug repurposing and to propose novel drug candidates for the treatment of ischemic brain injury. Keywords: Drug repurposing; single-cell...

De novo vývoj léčiv představuje mimořádně složitý, časově náročný a nákladný proces. Použití stávajících léku v nové indikaci, tzv. repurposing léčiv, využívající rozsáhlé transkriptomové soubory dat, se ukázal jako slibná alternativa, která by mohla celý proces vývoje urychlit. Nedávné zavedení technologií profilování RNA v jednotlivých buňkách přišlo s příslibem potenciálního zlepšení tohoto procesu díky možnosti stanovení exprese jednotlivých genů na úrovni jednotlivých buněk. Plný potenciál této technologie pro repurposing léčiv však ještě nebyl zcela využit. Cílem této bakalářské práce je shrnout výzvy a příležitosti spojené s použitím jednobuněčné transkriptomiky k identifikaci nových indikací léků. S důrazem na kritickou roli transkriptomiky jednotlivých buněk práce poskytuje přehled o databázích, nástrojích a strategiích pro repurposing léčiv. V případové studii je vybraný přístup použit k identifikaci nových kandidátů pro léčbu ischemického poškození mozku, s využitím vlastních transkriptomových dat. Shrnuto, tato práce si klade za cíl poskytnout vhled do možností transkriptomiky jednotlivých buněk při repurposingu léčiv a navrhnout nové kandidáty na léky pro léčbu mozkové mrtvice. Klíčová slova: Repurposing léčiv; jednobuněčná transkriptomika; datová analýza