用数据科学揭示危险药物相互作用

Nick Tatonetti（中心）和他的团队（L-R）Tal Loberbaum，Phyllis Thangaraj，以及哥伦比亚大学生物医学信息学系的Kevin Sampson。

纽约，纽约（2016年10月10日） - 哥伦比亚大学医疗中心和哥伦比亚大学数据科学研究所的研究人员已经发现了使用数据科学的潜在危险的药物互动。他们的调查结果发表于最新问题美国心脏病学会杂志。

一些处方药在单独服用时是安全的，而在联合服用时则是致命的。其中许多相互作用是众所周知的，但还有一些是医生、制药公司和患者所不知道的。随着使用多种药物的美国人越来越多，识别这些危险的组合已经成为当务之急。

研究人员利用大数据的力量，找到了一种扩大和改善寻求药物交互的方法。挖掘政府数据库报告的药物副作用和大学医院档案档案，他们发现了八对药物，其具有较高风险的潜在致命的心脏病。在实验室中的单个心脏细胞上测试其中一种对，他们发现了药物组合可能会破坏某些患者中心脏的正常电力活动。

他们研究的两种药物——头孢曲松，一种以罗芬品牌出售的抗生素，以及兰索拉唑，一种以Prevacid品牌出售的治疗胃灼热的药物——被广泛使用，单独使用没有已知的心脏相关风险。但同时，它们可能会增加患者患长QT综合征的几率，这可能会导致心律失常，在极少数情况下还会导致猝死。研究发现，同时服用头孢曲松和兰索拉唑的患者QT间期延长的可能性是单独服用这两种药物的患者的1.4倍。

“What’s most surprising is that you can go from a database of billions of data points to making a prediction that two molecules together can change the functions of a protein in a single heart cell,” said the study’s senior author, Nicholas Tatonetti, PhD, assistant professor of biomedical informatics at Columbia University Medical Center and a member of Columbia’s Data Science Institute. “It means these algorithms are really useful in medical research.”

一场不寻常的合作引发了调查。一个记者《芝加哥论坛报》联系了Tatonetti关于他以前的开发算法的工作，以发现危险药物互动。当时，Tatonetti专注于糖尿病，并发现养血糖的药物组合，但由于他的工作缺乏兴趣，令人沮丧。萨姆罗伊记者有一个想法。如果Tatonetti向搜索转移到识别可能致命的心脏互动的情况怎么办？这可能会让更多人关注。

罗伊将塔托内蒂介绍给雷蒙德·伍斯利，他是药物诱发长QT综合征的国家专家，早期的工作导致一种危险的过敏药物从市场上撤出。伍斯利给了塔托内蒂一份已知会导致QT延长的药物清单，塔托内蒂用这些清单编写了一种算法来搜索美国食品和药物管理局的药物副作用数据库，以匹配与QT延长相关的一系列副作用的药物配对。

单独看副作用，算法占据了数百名可疑药物对。为了缩小搜索，研究人员转向哥伦比亚患者记录数据库，看看药物对是否为心脏产生了可测量的影响。咨询数据库中的心电图，他们发现具有几十个药物对的QT延长信号。

为了进一步验证，伍斯利把塔托内蒂介绍给了他的同事罗伯特·卡斯博士，他是哥伦比亚大学药理学系主任，也对影响心律的药物有研究兴趣。在四对效果最大的组合中，研究人员首先测试了最广泛使用的组合:头孢曲松和兰索拉唑。

正如预期的那样，这两种药物本身对一种叫做hERG通道的电通路都没有作用，而这种电通路可以帮助心脏保持正常的节律。然而，当两者结合使用时，他们发现药物阻断了负责维持正常QT间期的通道电信号。

研究人员已经向FDA和发现药物，罗氏为Ceftriaxone和Takeda的公司提供了他们的发现，并正在前进以测试其他三对药物。

药物安全倡导者也很兴奋。这项研究可能提供了迄今为止最令人信服的证据，证明数据科学工具可以从海量数据中搜寻出有意义的信号。“药物相互作用经常发生，但它们往往不被发现，我们需要更好的检测方法，”研究合著者伍斯利说，他是亚利桑那州专注于药物安全的非营利组织ACZERT的创始主席。“尼克的技术为医学研究人员开辟了数据探索的新途径。”

范德比尔特大学医学中心的Dan Roden博士在同一期杂志上发表的一篇社论中警告说，这些发现还不足以让医生建议所有患者，甚至是有QT延长风险的患者，避免使用这对药物。但他表示支持这种方法，并建议作者考虑进行一个小型临床试验来确认相互作用。

“三条独立的证据表明，这是一个值得关注的信号，”哥伦比亚研究生的研究生洛尔布布姆说。“我们希望临床试验将确认这是一个可行的发现。”

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