Dříve neznámé geny
Nový algoritmus dokáže předpovědět, které geny způsobí rakovinu, i když
U rakoviny se buňky množí a napadají tkáně,ničení orgánů a tím narušení jejich životních funkcí. Neomezený růst je obvykle způsoben akumulací změn DNA v onkogenech, mutacemi v těchto genech, které řídí vývoj buněk. Některé druhy rakoviny však mají velmi málo mutovaných genů. To znamená, že jiné příčiny vedou k nebezpečné nemoci.
Skupina vědců z Ústavu molekulárníchInstitut genetiky Maxe Plancka (MPIMG) v Berlíně a Institut pro výpočetní biologii v Helmholtzu používají metody strojového učení k identifikaci 165 dříve neznámých genů rakoviny. Vědci používají k analýze dat speciální algoritmus.
Sekvence těchto genů je volitelnázměna. Je zřejmé, že porušení jejich regulace již může vést k rakovině. Všechny nedávno identifikované geny úzce interagují se známými onkogeny. Jsou nezbytné pro přežití nádorových buněk, prokázaly experimenty v buněčných kulturách.
Další cíle pro personalizovanou medicínu
Algoritmus s názvem EMOGI ve VysvětleníMulti-Omics Graph Integration může také vysvětlit vztah mezi buněčnými mechanismy, které mění gen na onkogen. Jak vysvětluje skupina vědců pod vedením Annalisy Marsico v časopise Nature Machine Intelligence, software sdružuje desítky tisíc souborů dat vytvořených ze vzorků pacientů. To zahrnuje informace o methylaci DNA, aktivitě jednotlivých genů a interakcích proteinů v buněčné dráze, jakož i údaje o sekvencích s mutacemi. V těchto datech algoritmy hlubokého učení objevují vzorce a molekulární principy, které vedou k rozvoji rakoviny.
V na rozdíl od tradičních metodléčby rakoviny, jako je chemoterapie, jsou individuální léčby přizpůsobeny konkrétnímu typu nádoru. „Naším cílem je vybrat pro každého pacienta tu nejlepší léčbu, nejúčinnější léčbu s co nejmenšími vedlejšími účinky. Molekulární vlastnosti lze navíc využít k detekci rakoviny, která je již v raném stádiu,“ vysvětluje Marsico, vedoucí výzkumné skupiny MPIMG.
"Pouze když poznáme příčinu nemoci, můžeme ji účinně potlačit nebo napravit," píší vědci. „Proto je tak důležité identifikovat co nejvíce mechanismů způsobujících rakovinu.“
Lepší výsledky díky kombinaci
„Dnes většina"Výzkum se zaměřuje na změny patogenních sekvencí nebo buněčné vzory," řekl Roman Schulte-Sasse, doktorand z Marsicova týmu a první autor publikace. "Zároveň se nedávno ukázalo, že epigenetické poruchy nebo dysregulace genové aktivity mohou také vést k rakovině."
Proto vědci shromáždili data.Sekvence představující selhání obvodu s informacemi představujícími události v buňkách. Vědci původně potvrdili, že mutace nebo proliferace genomových segmentů jsou ve skutečnosti hlavní příčinou rakoviny. Poté jsme ve druhém kroku identifikovali kandidátské geny, které nejsou příliš přímo příbuzné genům, které ve skutečnosti způsobují rakovinu.
„Například jsme objevili gen v rakovině"který má malou sekvenční změnu, ale reguluje dodávku energie a je nezbytný pro nádory," říká Schulte-Sass. "Tyto geny nelze ovládat jinými prostředky." Je to například způsobeno chemickými změnami v DNA, jako je metylace. Tyto změny neovlivňují informace o sekvenci, ale dominují aktivitě genu. Takové geny jsou slibnými cíli pro objevování léků, ale protože fungují na pozadí, lze je najít pouze pomocí složitých algoritmů.“
Další výzkum
Nový výzkumný program toho hodně přidávánové položky v seznamu podezřelých onkogenů. Jen v posledních letech vzrostl ze 700 na 1 000. Vědci sledovali skryté geny pouze pomocí kombinace bioinformatických analýz a moderních technik umělé inteligence (AI).
V datech se skrývá mnohem více zajímavých detailů."Vidíme mnoho vzorců, které jsou v souladu s rakovinou," říká Marsico. "Myslím, že je to důkaz, že nádory jsou způsobeny různými molekulárními mechanismy v různých orgánech."
Vědci zdůrazňují, že program EMOGInení omezena na rakovinu. Teoreticky by mohl být použit k integraci různých souborů biologických dat a hledání vzorců. Algoritmy jsou použitelné na podobná komplexní onemocnění.
Přečtěte si více
Byla vytvořena první přesná mapa světa. Co se děje s ostatními?
K šifrování bylo použito infračervené záření z lidských rukou
Uran získal status nejpodivnější planety ve sluneční soustavě. Proč?