גנים שלא נודעו בעבר
אלגוריתם חדש יכול לחזות אילו גנים מעוררים, גם אם
בסרטן, תאים מתרבים ופולשים לרקמות,השמדת איברים ובכך משבשת את תפקידיהם החיוניים. צמיחה בלתי מוגבלת נגרמת בדרך כלל על ידי הצטברות שינויים ב- DNA באונקוגנים, מוטציות בגנים אלה השולטים בהתפתחות התאים. עם זאת, בחלק ממקרי הסרטן יש מעט מאוד גנים מוטציה. משמעות הדבר היא שגורמים אחרים מובילים למחלה מסוכנת.
קבוצת חוקרים מהמכון למולקולרמכון מקס פלאנק לגנטיקה (MPIMG) בברלין והמכון לביולוגיה חישובית בהלמהולץ, משתמש בטכניקות למידת מכונה לזיהוי 165 גנים סרטניים שלא היו ידועים בעבר. החוקרים משתמשים באלגוריתם מיוחד לניתוח הנתונים.
רצף הגנים הללו הוא אופציונלישינוי. ברור כי הפרה של רגולציה שלהם כבר עלולה להוביל לסרטן. כל הגנים שזוהו לאחרונה מקיימים אינטראקציה הדוקה עם אונקוגנים ידועים. הם חיוניים להישרדות תאי הגידול, הראו ניסויים בתרבית תאים הראו.
יעדים נוספים לרפואה מותאמת אישית
אלגוריתם שנקרא EMOGI ב- Explableableשילוב גרפים מולטי-אומיקה יכול גם להסביר את הקשר בין מנגנונים תאיים שהופכים גן לאונקוגן. כפי שמסבירה בכתב העת Nature Machine Intelligence קבוצת חוקרים בראשות אנאליסה מרסיקו, התוכנה משלבת עשרות אלפי מערכי נתונים שנוצרו מדגימות מטופלים. זה כולל מידע על מתילציה של DNA, פעילות של גנים בודדים ואינטראקציות של חלבונים במסלול התא, כמו גם נתונים על רצפים עם מוטציות. בנתונים אלה אלגוריתמי למידה עמוקה מגלים את הדפוסים והעקרונות המולקולריים המובילים להתפתחות סרטן.
בניגוד לטיפולים מסורתיים בסרטן כגון כימותרפיה, טיפולים מותאמים אישית לסוג הגידול הספציפי."המטרה שלנו היא לבחור את הטיפול הטוב ביותר עבור כל מטופל, הטיפול היעיל ביותר עם מינימום תופעות לוואי.בנוסף, ניתן להשתמש בתכונות מולקולריות לגילוי סוגי סרטן שכבר נמצאים בשלבים מוקדמים", מסבירמרסיקו, ראש צוות המחקר של MPIMG.
"רק על ידי ידיעת הסיבה למחלה נוכל לנטרל אותה או לתקן אותה ביעילות", כותבים החוקרים. "זו הסיבה שחשוב כל כך לזהות כמה שיותר מנגנונים הגורמים לסרטן."
תוצאות טובות יותר עם שילוב
"היום, הרובהמחקר מתמקד בשינויי רצף פתוגניים או בדפוסים תאיים, אמר רומן שולטה-סאסה, דוקטורנט בצוות של מרסיקו והמחבר הראשון של הפרסום. "במקביל, לאחרונה התברר שהפרעות אפיגנטיות או חוסר ויסות של פעילות הגנים עלולים להוביל גם לסרטן".
זו הסיבה שחוקרים איגדו את הנתונים.רצפים המייצגים כשלים במעגל, עם מידע המייצג אירועים בתאים. בתחילה אישרו מדענים כי מוטציות או התפשטות של מקטעים גנומיים הם למעשה הגורם העיקרי לסרטן. ואז, בשלב שני, זיהינו גנים מועמדים שאינם קשורים באופן ישיר מאוד לגנים הגורמים למעשה לסרטן.
"לדוגמה, גילינו גן בסרטן"שיש לו שינוי קטן ברצף, אבל הוא מסדיר את אספקת האנרגיה והוא הכרחי לגידולים", אומר שולטה-סאס. "אי אפשר לשלוט בגנים האלה באמצעים אחרים. לדוגמה, זה נגרם על ידי שינויים כימיים ב-DNA, כגון מתילציה. שינויים אלו אינם משפיעים על מידע הרצף, אלא שולטים בפעילות הגן. גנים כאלה הם יעדים מבטיחים לגילוי תרופות, אבל מכיוון שהם פועלים ברקע, ניתן למצוא אותם רק באמצעות אלגוריתמים מורכבים".
מחקר נוסף
תוכנית המחקר החדשה מוסיפה המוןערכים חדשים ברשימת האונקוגנים החשודים. רק בשנים האחרונות, הוא גדל מ-700 ל-1,000 חוקרים עקבו אחר גנים נסתרים באמצעות שילוב של ניתוח ביואינפורמטיקה וטכניקות בינה מלאכותית (AI).
בנתונים מסתתרים עוד הרבה פרטים מעניינים."אנחנו רואים הרבה דפוסים שעומדים בקנה אחד עם סרטן", אומר מרסיקו. "אני חושב שזו עדות לכך שגידולים נגרמים על ידי מנגנונים מולקולריים שונים באיברים שונים."
החוקרים מדגישים כי תוכנית EMOGIאינו מוגבל לסרטן. בתיאוריה, ניתן להשתמש בו כדי לשלב קבוצות שונות של נתונים ביולוגיים ולמצוא דפוסים. האלגוריתמים מתאימים למחלות מורכבות דומות.
קרא עוד
המפה המדויקת הראשונה של העולם נוצרה. מה רע בכולם?
קרינה אינפרא-אדום מידי אדם שימשה להצפנה
אוראנוס קיבל את מעמדו של כוכב הלכת המוזר ביותר במערכת השמש. למה?