Анонс: Ученые из Женевского университета провели исследование, направленное на решение одной из ключевых проблем в онкологии — способности раковых клеток к метастазированию. В фокусе работы были клетки рака толстой кишки. Исследователям удалось определить ключевые факторы, влияющие на вероятность распространения опухоли, и выявить специфические особенности экспрессии генов, связанные с этим риском.
На основе полученных данных был создан новый инструмент искусственного интеллекта под названием MangroveGS. Его функция заключается в анализе генетических сигнатур и преобразовании их в прогностические оценки. Предварительные результаты демонстрируют высокую точность прогнозов для нескольких типов рака, что открывает значительные перспективы для персонализированной медицины и улучшения стратегий лечения.
Основной вывод: Разработанный инструмент искусственного интеллекта MangroveGS, основанный на анализе экспрессии генов, демонстрирует высокую точность в прогнозировании риска метастазирования рака. Это достижение открывает путь к более персонализированному и эффективному клиническому ведению пациентов, позволяя выявлять случаи, требующие наиболее агрессивного лечения, на ранних стадиях.
Почему некоторые опухоли остаются локализованными, а другие начинают метастазировать? Ученые до сих пор не до конца понимают механизмы, контролирующие способность раковых клеток к распространению, однако ответ на этот вопрос имеет критическое значение для улучшения помощи пациентам. Исследователи из Женевского университета (UNIGE) провели изучение клеток рака толстой кишки и определили ключевые факторы, влияющие на вероятность метастазирования опухоли. Также были выявлены особенности экспрессии генов, которые могут служить для оценки данного риска.
Опираясь на эти результаты, научная группа разработала инструмент искусственного интеллекта (MangroveGS), который преобразует выявленные генетические сигналы в высоконадежные прогнозы для нескольких типов рака. Исследование, опубликованное в *Cell Reports*>, может привести к более персонализированному индивидуальному подходу и помочь выявить новые терапевтические цели.
Рак как модифицированный процесс развития
«Происхождение методов часто вызывает «анархические клетки», — говорит Ариэль Руис-и-Альтаба, профессор кафедры генетической медицины и развития медицинского факультета UNIGE, который руководил исследованием. «Однако рак следует понимать скорее как измененную форму развития». Генетические и эпигенетические изменения могут активировать биологические программы, которые обычно отключаются на ранних стадиях развития, что в конечном итоге приводит к образованию опухоли.
Рак, похоже, не является случайным, а подчиняется структурированным биологическим правилам. «Поэтому задача состоит в том, чтобы найти ключи к пониманию ее логики и формы. А в случае метастазов — определяют характеристики клеток, которые отделяются от опухоли и создают новые в другом месте тела».
Отслеживание метастатических раковых клеток
Метастазы являются причиной большинства смертей от рака, особенно при раке толстой кишки, молочной железы и легких. К тому времени, когда раковые клетки обнаруживаются в крови или лимфатической системе, болезнь часто уже начинает распространяться в клетке. Хотя ученые понимают многие мутации, которые приводят к образованию опухолей, ни одно генетическое изменение не в мозге, почему некоторые клетки отделяются и мигрируют, в то время как другие обнаруживаются на месте.
«Трудность состоит в том, чтобы определить полную молекулярную идентичность — анализ того, какая клетка имеет ее баланс, — одновременно наблюдая за ее режимом, который требует, чтобы она оставалась живой», — сказал он. С уважением профессор Руис и Альтаба. Чтобы решить эту проблему, исследователи изолировали, клонировали и выращивали опухолевые клетки в лаборатории. «Затем эти клоны были оценены in vitro и на мышиных моделях, чтобы наблюдать их способность мигрировать через настоящий биологический фильтр и ограничивать метастазы», - сказал он. добавить Арвен Конод.
Сигнатуры генов, связанных с распространением инфекций
Команда проанализировала активность сотен генов примерно в тридцати клонах клеток, взятых из двух первичных опухолей толстой кишки. Это выявило четкие закономерности экспрессии генов, которые точно соответствуют способностям каждой клетки двигаться и распространяться. Важное замечание: метастатический потенциал не проявляется в классификации групп клеток, а тем, как группы родственных раковых клеток взаимодействуют друг с другом.
Инструмент искусственного интеллекта прогнозирует риск метастазирования
Исследователи интегрировали эти генные сигнатуры в систему искусственного интеллекта. «Великая новинка нашего инструмента под названием «Сигнатуры генов мангровых деревьев (MangroveGS)» заключается в том, что он использует десятки, даже сотни сигнатур генов. Это делает его особенно устойчивым к индивидуальным вариациям», — сказал он. слова Аравинд Шринивасан.
После обучения модель смогла предсказать метастазы и рецидивы рака толстой кишки с поражением почти 80 %, что превосходит некоторые методы. Те же сигналы генов, полученные при раке толстой кишки, также играют роль для прогнозирования риска метастазирования при других видах рака, включая рак желудка, легкие и молочную железу.
На пути к более персонализированному бизнес-технологии
MangroveGS может работать напрямую с образцами опухолей, собранными в больницах. Клетки анализируются, их РНК секвенируется, быстро становится показателем риска метастазирования, который безопасно передается врачам и пациентам через зашифрованную платформу.
«Эта информация позволит предотвратить чрезмерное лечение пациентов с низким риском, тем самым максимально ограничить множественные эффекты и дополнительные затраты, а также усилить наблюдение и лечение пациентов с высоким риском», — сказал он. говорят Ариэль Руис и Альтаба. «Это также дает возможность оптимизировать отбор участников медицинских исследований, сократить количество рекомендованных добровольцев, увеличить статистическую мощность исследований и обеспечить эффективность терапии пациентов, которые, в этом случае, существенно больше».