Nástroje řízené umělou inteligencí identifikují řidiče imunitních buněk a ochranný genetický faktor pro rakovinu jícnu

Nástroje řízené umělou inteligencí identifikují řidiče imunitních buněk a ochranný genetický faktor pro rakovinu jícnu

Adenokarcinom jícnu (EAC) je typ rakoviny, který postihuje žlázy dolního jícnu vylučující hlen. trubice, která spojuje hrdlo se žaludkem. Je to nejběžnější forma rakoviny jícnu a často jí předchází Barrettova metaplazie (BE), škodlivá změna v buňkách, které lemují jícen.

Ačkoli příčina EAC zůstává nejasná, byly spojeny buněčné mutace, pravděpodobně způsobené rizikovými faktory, jako je konzumace tabáku nebo alkoholu nebo chronické poškození gastroezofgeálním refluxem nebo GERD. Ukázalo se však, že hnací síla těchto mutací je matoucí, částečně proto, že výskyt EAC je nepřiměřený: Afroameričané mají asi čtyřikrát až pětkrát menší pravděpodobnost, že se u nich vyvine EAC než u bělochů. Je také méně pravděpodobné, že zažijí BE.

V nové studii publikované 22. září 2022 v časopise JCI Insight vědci z University of California San Diego School of Medicine spolu s kolegy v Brazílii použili nástroje řízené umělou inteligencí k určení jak specifického typu imunitní buňky, původce nemoci, tak specifické genetické variace známé jako SNP (Single Nucleotide Polymorphism) a působí jako ochranný faktor u Afroameričanů.

SNP představují rozdíl v jediném stavebním bloku DNA zvaném nukleotid. Obvykle se nacházejí v celé DNA člověka. Většina z nich nemá žádný vliv na zdraví nebo vývoj, ale některé jsou spojeny s onemocněním, když tyto variace sdílí mnoho lidí, kteří mají k této nemoci také predispozici.

Tým vedou spoluautoři Pradipta Ghosh, MD, profesor na odděleních medicíny a buněčné a molekulární medicíny na UC San Diego School of Medicine, a Debashis Sahoo, PhD, docent na odděleních pediatrie na UC San Diego Jacobs School of Engineering na School of Medicine a Computer Science na UC San Diego k identifikaci využití umělé inteligence a strojového učení v EAC k využití umělé inteligence a strojového učení v UC San Diego. různých buněčných typů a tkání a potvrdili svá zjištění pomocí organoidů, vlastních biopsií pacientů a průřezové dílčí studie 113 lidí s BE a EAC.

Práce potvrdila, že všechny EAC pocházejí z BE a identifikovala roli verze neutrofilů, bílých krvinek, které působí jako první obranná linie imunitního systému, jako hnací síly buněčné transformace jak u EAC, tak u adenokarcinomu gastroezofageální junkce, což je vzácná rakovina jícnu, která se vyskytuje na křižovatce mezi jícnem a žaludkem.

Prognóza obou typů rakoviny je špatná; 5leté celkové přežití je menší než 20 procent.

"Tento řidič neutrofilů byl prominentní u bělochů, ale významně chyběl u Afroameričanů," řekl Sahoo. "Naopak, SNP spojené s etnickými změnami v absolutním počtu neutrofilů, jako je benigní etnická neutropenie, která se vyznačuje nižším počtem neutrofilů, ale bez zvýšeného rizika infekce, jsou běžné u jedinců afrického původu a mohou působit jako odstrašující prostředek, aby se zabránilo BE stát se EAC."

Autoři uvedli, že zjištění jsou důležitá, protože sledují buněčné kontinuum od prekancerózního onemocnění (BE) po rakovinu a objasňují roli neutrofilů a genetické variace podle etnického původu.

Klíčovou výzvou v genetice je pochopení toho, jak změny v DNA vedou k pozorovatelným změnám v organismu. "V tomto případě jsme zjistili, že SNP, který snižuje celkový počet cirkulujících neutrofilů u Afroameričanů, je také chrání před EAC, rakovinou, jejíž progrese je řízena neutrofily."

Pradipta Ghosh, MD, profesor, oddělení medicíny a buněčné a molekulární medicíny, UC San Diego School of Medicine

Ghosh a kolegové jsou opatrně optimističtí, že terapie cílené na neutrofily by se mohly objevit jako potenciální imunoterapie v EAC. Řekla, že výzkumníci budou pokračovat ve studiu těchto možností.

Studii provedl mezinárodní tým gastroenterologů, bioinformatiků a odborníků na biologii prekanceróz a genetiku rakoviny shromážděný pod záštitou Institute for Network Medicine na UC San Diego School of Medicine. Institut podporuje několik transdisciplinárních programů, které využívají biologické sítě vytvořené pomocí nástrojů AI ze sítě Center for Precision Computational Systems Network k mapování neznámých oblastí onemocnění.

Zdroj:

Kalifornská univerzita – San Diego

Odkaz:

Ghosh, P., a kol. (2022) AI-asistovaný objev etnicky ovlivněného řidiče buněčné transformace u adenokarcinomů jícnu a gastroezofageální junkce. JCI Insight. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.