Anksčiau nežinomi genai
Naujas algoritmas gali numatyti, kurie genai sukels vėžį, net jei
Vėžyje ląstelės dauginasi ir įsiskverbia į audinius,sunaikinti organus ir taip sutrikdyti jų gyvybines funkcijas. Neribotą augimą dažniausiai lemia DNR pokyčiai onkogenuose, šių genų mutacijos, kontroliuojančios ląstelių vystymąsi. Tačiau kai kurie vėžiai turi labai mažai mutavusių genų. Tai reiškia, kad kitos priežastys sukelia pavojingą ligą.
Molekulinio instituto tyrinėtojų grupėBerlyno Maxo Plancko genetikos institutas (MPIMG) ir Helmholtzo Kompiuterinės biologijos institutas naudoja mašininio mokymosi metodus 165 anksčiau nežinomiems vėžio genams nustatyti. Tyrėjai naudoja specialų algoritmą duomenims analizuoti.
Šių genų seka yra neprivalomapakeisti. Akivaizdu, kad jų reglamentavimo pažeidimas jau gali sukelti vėžį. Visi neseniai nustatyti genai glaudžiai sąveikauja su gerai žinomais onkogenais. Jie yra būtini naviko ląstelių išlikimui, parodė eksperimentai ląstelių kultūrose.
Papildomi individualizuotos medicinos tikslai
Algoritmas, vadinamas „EMOGI“ paaiškinamu būdu„Multi-Omics Graph Integration“ taip pat gali paaiškinti ryšį tarp ląstelių mechanizmų, kurie geną paverčia onkogenu. Kaip žurnalo „Nature Machine Intelligence“ paaiškina Annalisa Marsico vadovaujama tyrėjų grupė, programinė įranga integruoja dešimtis tūkstančių duomenų rinkinių, sukurtų iš paciento pavyzdžių. Tai apima informaciją apie DNR metilinimą, atskirų genų aktyvumą ir baltymų sąveiką ląstelių kelyje, taip pat duomenis apie sekas su mutacijomis. Iš šių duomenų giluminiai mokymosi algoritmai atranda modelius ir molekulinius principus, kurie lemia vėžio vystymąsi.
Skirtingai nuo tradicinių metodųvėžio gydymo būdai, tokie kaip chemoterapija, individualūs gydymo būdai pritaikomi prie konkretaus naviko tipo. „Mūsų tikslas – kiekvienam pacientui parinkti geriausią gydymą, efektyviausią gydymą su mažiausiais šalutiniais poveikiais. Be to, naudojant molekulines savybes galima nustatyti vėžį, kuris jau yra ankstyvoje stadijoje“, – aiškina MPIMG tyrimų grupės vadovas Marsico.
„Tik žinodami ligos priežastį galime veiksmingai ją neutralizuoti ar ištaisyti“, - rašo mokslininkai. "Štai kodėl taip svarbu nustatyti kuo daugiau vėžį sukeliančių mechanizmų".
Geriausi rezultatai derinant
„Šiandien dauguma„Tyrimas sutelktas į patogeninių sekų pokyčius arba ląstelių modelius“, – sakė Marsico komandos doktorantas Romanas Schulte-Sasse ir pirmasis leidinio autorius. "Tuo pačiu metu neseniai tapo aišku, kad epigenetiniai sutrikimai arba genų veiklos sutrikimas taip pat gali sukelti vėžį."
Štai kodėl tyrėjai sujungė duomenis.Sėkmės, nurodančios grandinės gedimus, su informacija, vaizduojančia įvykius ląstelėse. Mokslininkai iš pradžių patvirtino, kad genominių segmentų mutacijos ar dauginimasis iš tikrųjų yra pagrindinė vėžio priežastis. Tada, atlikdami antrą žingsnį, nustatėme genus kandidatus, kurie nėra tiesiogiai susiję su genais, kurie iš tikrųjų sukelia vėžį.
„Pavyzdžiui, mes atradome vėžio geną„kuris mažai keičiasi, bet reguliuoja energijos tiekimą ir yra būtinas navikams“, - sako Schulte-Sass. „Šių genų negalima kontroliuoti kitomis priemonėmis. Pavyzdžiui, tai sukelia cheminiai DNR pokyčiai, tokie kaip metilinimas. Šie pokyčiai neturi įtakos sekos informacijai, bet dominuoja geno veikloje. Tokie genai yra perspektyvūs narkotikų atradimo tikslai, tačiau kadangi jie veikia fone, juos galima rasti tik naudojant sudėtingus algoritmus.
Tolesnis tyrimas
Naujoji tyrimų programa prideda daugnaujų įrašų įtartinų onkogenų sąraše. Vien per pastaruosius metus jis išaugo nuo 700 iki 1000. Tyrėjai susekdavo tik paslėptus genus, naudodamiesi bioinformatinės analizės ir modernių dirbtinio intelekto (AI) metodų deriniu.
Duomenyse slypi daug daugiau įdomių detalių.„Matome daug vėžį atitinkančių modelių“, – sako Marsico. "Manau, kad tai yra įrodymas, kad navikus sukelia skirtingi molekuliniai mechanizmai skirtinguose organuose".
Tyrėjai pabrėžia, kad EMOGI programaneapsiriboja vėžiu. Teoriškai jis galėtų būti naudojamas įvairiems biologinių duomenų rinkiniams integruoti ir modeliams rasti. Algoritmai tinka panašioms sudėtingoms ligoms.
Skaityti daugiau
Buvo sukurtas pirmasis tikslus pasaulio žemėlapis. Kas negerai visiems kitiems?
Šifravimui buvo naudojama žmogaus rankų infraraudonoji spinduliuotė
Uranas gavo keisčiausios Saulės sistemos planetos statusą. Kodėl?