KI-gesteuerte Tools ermitteln den Treiber der Immunzellen und den schützenden genetischen Faktor für Speiseröhrenkrebs

Das Adenokarzinom des Ösophagus (EAC) ist eine Krebsart, die die schleimsekretierenden Drüsen der unteren Speiseröhre befällt. der Schlauch, der den Rachen mit dem Magen verbindet. Es ist die häufigste Form von Speiseröhrenkrebs und ihr geht häufig eine Barrett-Metaplasie (BE) voraus, eine schädliche Veränderung der Zellen, die die Speiseröhre auskleiden.

Obwohl die Ursache von EAC weiterhin unklar ist, wurden Zellmutationen in Verbindung gebracht, die möglicherweise durch Risikofaktoren wie Tabak- oder Alkoholkonsum oder chronische Schäden durch gastroösophogeale Refluxkrankheit oder GERD hervorgerufen wurden. Der Auslöser dieser Mutationen hat sich jedoch als verwirrend erwiesen, unter anderem weil die Inzidenz von EAC unverhältnismäßig ist: Bei Afroamerikanern ist die Wahrscheinlichkeit, an EAC zu erkranken, etwa vier- bis fünfmal geringer als bei Kaukasiern. Es ist auch weniger wahrscheinlich, dass sie BE erleben.

In einer neuen Studie, die am 22. September 2022 in der Fachzeitschrift JCI Insight veröffentlicht wurde, verwendeten Forscher der San Diego School of Medicine der University of California zusammen mit Kollegen in Brasilien mithilfe künstlicher Intelligenz gesteuerte Tools, um sowohl einen bestimmten Typ von Immunzellen als auch die zu bestimmen Krankheitstreiber und eine spezifische genetische Variation, die als SNP (Single Nucleotide Polymorphism) bekannt ist und bei Afroamerikanern als Schutzfaktor wirkt.

SNPs stellen einen Unterschied in einem einzelnen DNA-Baustein dar, der als Nukleotid bezeichnet wird. Sie kommen normalerweise in der gesamten DNA einer Person vor. Die meisten haben keinen Einfluss auf die Gesundheit oder Entwicklung, aber einige sind mit Krankheiten verbunden, wenn die Variationen von vielen Personen geteilt werden, die auch eine Veranlagung für diese Krankheit haben.

Das Team wird von den Mitautoren Pradipta Ghosh, MD, Professorin in den Abteilungen für Medizin und Zelluläre und Molekulare Medizin an der UC San Diego School of Medicine, und Debashis Sahoo, PhD, außerordentlicher Professor in den Abteilungen für Pädiatrie an der UC San Diego, geleitet Die Jacobs School of Engineering der School of Medicine and Computer Science der UC San Diego nutzte künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen, um den Fortschritt von BE zu EAC in verschiedenen Zelltypen und Geweben zu identifizieren und bestätigte ihre Ergebnisse mithilfe von Organoiden, patienteneigenen Biopsien und einer kreuz- Teilstudie an 113 Personen mit BE und EAC.

Die Arbeit bestätigte, dass alle EACs von BE stammen, und identifizierte die Rolle der Version von Neutrophilen, einem weißen Blutkörperchen, das als erste Verteidigungslinie des Immunsystems fungiert, als Treiber der Zelltransformation sowohl bei EACs als auch beim Adenokarzinom des gastroösophagealen Übergangs, einem seltenen Ösophaguskarzinom Krebs, der an der Verbindung zwischen Speiseröhre und Magen auftritt.

Bei beiden Krebsarten ist die Prognose schlecht, die 5-Jahres-Gesamtüberlebensrate beträgt weniger als 20 Prozent.

„Dieser neutrophile Treiber war bei Kaukasiern ausgeprägt, fehlte jedoch bei Afroamerikanern deutlich“, sagte Sahoo. „Umgekehrt kommen SNPs, die mit ethnischen Veränderungen der absoluten Neutrophilenzahl verbunden sind, wie etwa gutartige ethnische Neutropenie, die durch eine geringere Anzahl von Neutrophilen, aber kein erhöhtes Infektionsrisiko gekennzeichnet ist, häufig bei Personen afrikanischer Abstammung vor und können abschreckend wirken, um zu verhindern, dass BE zu EAC wird .“

Die Autoren sagten, die Ergebnisse seien wichtig, weil sie das zelluläre Kontinuum von einer Krebsvorstufe (BE) bis hin zu Krebs verfolgen und die Rolle von Neutrophilen und genetischer Variation nach ethnischer Zugehörigkeit klären.

Eine zentrale Herausforderung in der Genetik besteht darin, zu verstehen, wie Veränderungen in der DNA zu beobachtbaren Veränderungen in einem Organismus führen. In diesem Fall haben wir herausgefunden, dass ein SNP, der die Gesamtzahl der zirkulierenden Neutrophilen bei Afroamerikanern reduziert, sie auch vor EACs schützt, einem Krebs, dessen Fortschreiten durch Neutrophile gesteuert wird.“

Pradipta Ghosh, MD, Professorin, Abteilungen für Medizin sowie Zell- und Molekularmedizin, UC San Diego School of Medicine

Ghosh und Kollegen sind vorsichtig optimistisch, dass sich auf Neutrophile zielgerichtete Therapien als potenzielle Immuntherapien in EACs erweisen könnten. Sie sagte, dass Forscher diese Möglichkeiten weiterhin untersuchen werden.

Die Studie wurde von einem internationalen Team aus Gastroenterologen, Bioinformatikern und Experten für Präkrebsbiologie und Krebsgenetik durchgeführt, das unter dem Dach des Institute for Network Medicine an der UC San Diego School of Medicine zusammengestellt wurde. Das Institut fördert mehrere transdisziplinäre Programme, die biologische Netzwerke nutzen, die mit KI-Tools des Center for Precision Computational Systems Network erstellt wurden, um unbekannte Krankheitsgebiete zu kartieren.

Quelle:

Universität von Kalifornien – San Diego

Referenz:

Ghosh, P., et al. (2022) KI-gestützte Entdeckung eines ethnisch beeinflussten Treibers der Zelltransformation bei Adenokarzinomen der Speiseröhre und des gastroösophagealen Übergangs. JCI Insight. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.