Doteraz neznáme gény
Nový algoritmus dokáže predpovedať, ktoré gény spôsobia rakovinu, aj keď
Pri rakovine sa bunky množia a napadajú tkanivá,ničiť orgány a tým narúšať ich životné funkcie. Neobmedzený rast je zvyčajne spôsobený akumuláciou zmien DNA v onkogénoch, mutáciami v týchto génoch, ktoré riadia vývoj buniek. Niektoré druhy rakoviny však majú veľmi málo mutovaných génov. To znamená, že iné príčiny vedú k nebezpečnej chorobe.
Skupina vedcov z Ústavu molekulárnychMax Planck Genetics Institute (MPIMG) v Berlíne a Institute for Computational Biology in Helmholtz používajú metódy strojového učenia na identifikáciu 165 doteraz neznámych génov pre rakovinu. Vedci používajú na analýzu údajov špeciálny algoritmus.
Sekvencia týchto génov je voliteľnázmeniť. Je zrejmé, že porušenie ich predpisov už môže viesť k rakovine. Všetky nedávno identifikované gény úzko interagujú so známymi onkogénmi. Sú nevyhnutné pre prežitie nádorových buniek, ukázali experimenty v bunkových kultúrach.
Ďalšie ciele pre personalizovanú medicínu
Algoritmus s názvom EMOGI v časti VysvetliteľnéIntegrácia grafu s viacerými Omics môže tiež vysvetliť vzťah medzi bunkovými mechanizmami, ktoré menia gén na onkogén. Ako vysvetľuje skupina výskumníkov pod vedením Annalisy Marsico v časopise Nature Machine Intelligence, softvér spája desaťtisíce súborov údajov vytvorených zo vzoriek pacientov. Patria sem informácie o metylácii DNA, aktivite jednotlivých génov a interakciách proteínov v bunkovej dráhe, ako aj údaje o sekvenciách s mutáciami. V týchto dátach algoritmy hlbokého učenia objavujú vzorce a molekulárne princípy, ktoré vedú k rozvoju rakoviny.
V na rozdiel od tradičných metódliečby rakoviny, ako je chemoterapia, sú jednotlivé liečby prispôsobené konkrétnemu typu nádoru. „Naším cieľom je vybrať pre každého pacienta najlepšiu liečbu, najúčinnejšiu liečbu s najmenšími vedľajšími účinkami. Molekulárne vlastnosti sa navyše dajú využiť na odhalenie rakoviny, ktorá je už v počiatočnom štádiu,“ vysvetľuje Marsico, vedúci výskumnej skupiny MPIMG.
„Iba vďaka poznaniu príčiny choroby môžeme účinne čeliť alebo napraviť túto chorobu,“ píšu vedci. „Preto je také dôležité identifikovať čo najviac mechanizmov spôsobujúcich rakovinu.“
Lepšie výsledky pri kombinácii
„Dnes väčšina„Výskum sa zameriava na zmeny patogénnych sekvencií alebo bunkové vzory,“ povedal Roman Schulte-Sasse, doktorand z Marsicovho tímu a prvý autor publikácie. "Zároveň sa nedávno ukázalo, že epigenetické poruchy alebo dysregulácia génovej aktivity môžu tiež viesť k rakovine."
Preto vedci zhromaždili údaje.Sekvencie predstavujúce zlyhanie obvodu s informáciami predstavujúcimi udalosti v bunkách. Vedci pôvodne potvrdili, že mutácie alebo proliferácia genomických segmentov sú v skutočnosti hlavnou príčinou rakoviny. Potom sme v druhom kroku identifikovali kandidátske gény, ktoré nie sú veľmi priamo spojené s génmi, ktoré skutočne spôsobujú rakovinu.
„Napríklad sme objavili gén v rakovine"ktorý má malú sekvenčnú zmenu, ale reguluje prísun energie a je nevyhnutný pre nádory," hovorí Schulte-Sass. "Tieto gény nemožno ovládať inými prostriedkami." Spôsobujú ho napríklad chemické zmeny v DNA, ako je metylácia. Tieto zmeny neovplyvňujú informácie o sekvencii, ale dominujú v aktivite génu. Takéto gény sú sľubnými cieľmi na objavovanie liekov, ale keďže fungujú v pozadí, možno ich nájsť iba pomocou zložitých algoritmov.“
Daľší výskum
Nový výskumný program pridáva veľanové záznamy v zozname podozrivých onkogénov. Len za posledné roky vzrástol zo 700 na 1 000. Výskumníci sledovali skryté gény iba pomocou kombinácie bioinformatickej analýzy a moderných techník umelej inteligencie (AI).
V údajoch sa skrýva oveľa viac zaujímavých detailov.„Vidíme veľa vzorcov, ktoré sú v súlade s rakovinou,“ hovorí Marsico. "Myslím si, že je to dôkaz, že nádory sú spôsobené rôznymi molekulárnymi mechanizmami v rôznych orgánoch."
Vedci zdôrazňujú, že program EMOGIsa neobmedzuje len na rakovinu. Teoreticky by sa mohol použiť na integráciu rôznych súborov biologických údajov a nájdenie vzorov. Algoritmy sú použiteľné na podobné komplexné ochorenia.
Čítaj viac
Bola vytvorená prvá presná mapa sveta. Čo je zlé na všetkých ostatných?
Na šifrovanie bolo použité infračervené žiarenie z ľudských rúk
Urán získal status najpodivnejšej planéty v slnečnej sústave. Prečo?