AI-drevne værktøjer identificerer immuncelledriver og beskyttende genetisk faktor for kræft i spiserøret

AI-drevne værktøjer identificerer immuncelledriver og beskyttende genetisk faktor for kræft i spiserøret

Esophageal adenocarcinom (EAC) er en type kræft, der påvirker de slimudskillende kirtler i den nedre spiserør. røret, der forbinder halsen med maven. Det er den mest almindelige form for kræft i spiserøret og er ofte forudgået af Barretts metaplasi (BE), en skadelig ændring i de celler, der beklæder spiserøret.

Selvom årsagen til EAC forbliver uklar, er cellemutationer blevet forbundet, muligvis forårsaget af risikofaktorer som tobaks- eller alkoholforbrug eller kroniske skader fra gastroøsofgeal reflukssygdom eller GERD. Men driveren til disse mutationer har vist sig at være forvirrende, delvis fordi forekomsten af ​​EAC er uforholdsmæssig: Afroamerikanere er omkring fire til fem gange mindre tilbøjelige til at udvikle EAC end kaukasiere. De er også mindre tilbøjelige til at opleve BE.

I en ny undersøgelse offentliggjort 22. september 2022 i tidsskriftet JCI Insight brugte forskere ved University of California San Diego School of Medicine sammen med kolleger i Brasilien kunstig intelligens-drevne værktøjer til at bestemme både en specifik type immuncelle, sygdomsdriveren og en specifik genetisk variation kendt som en SNP (Single Nucleotide), som er en beskyttende faktor i Afrika.

SNP'er repræsenterer en forskel i en enkelt byggesten af ​​DNA kaldet et nukleotid. De findes normalt i hele en persons DNA. De fleste har ingen indflydelse på sundhed eller udvikling, men nogle er forbundet med sygdom, når variationerne deles af mange mennesker, som også har en disposition for den pågældende sygdom.

Holdet ledes af medforfatterne Pradipta Ghosh, MD, professor i afdelingerne for medicin og cellulær og molekylær medicin ved UC San Diego School of Medicine, og Debashis Sahoo, ph.d., lektor i afdelingerne for pædiatri på UC San Diego Jacobs School of Engineering ved School of Medicine og Computer Science brugte maskinlæringen i UC i UC og Computer Science til at identificere fremskridt for maskinlæring og computervidenskab. fra BE til EAC in forskellige celletyper og væv og bekræftede deres fund ved hjælp af organoider, patienters egne biopsier og et tværsnitsunderstudie af 113 personer med BE og EAC.

Arbejdet bekræftede, at alle EAC'er er afledt af BE og identificerede rollen af ​​versionen af ​​neutrofiler, en hvid blodcelle, der fungerer som immunsystemets første forsvarslinje, som en drivkraft for celletransformation i både EAC'er og gastroøsofageal junction adenocarcinoma, en sjælden kræft i spiserøret, der opstår i overgangen mellem mave og mave.

Prognosen for begge typer kræft er dårlig; den 5-årige samlede overlevelsesrate er mindre end 20 procent.

"Denne neutrofile driver var fremtrædende hos kaukasiere, men betydeligt fraværende hos afroamerikanere," sagde Sahoo. "Omvendt er SNP'er forbundet med etniske ændringer i absolut neutrofiltal, såsom godartet etnisk neutropeni, som er karakteriseret ved lavere neutrofiltal, men ingen øget risiko for infektion, almindelige hos individer af afrikansk afstamning og kan virke afskrækkende for at forhindre BE i at blive EAC."

Forfatterne sagde, at resultaterne er vigtige, fordi de sporer det cellulære kontinuum fra præcancerøs sygdom (BE) til kræft og tydeliggør neutrofilernes rolle og genetisk variation efter etnicitet.

En central udfordring i genetik er at forstå, hvordan ændringer i DNA fører til observerbare ændringer i en organisme. "I dette tilfælde fandt vi ud af, at en SNP, der reducerer det samlede antal cirkulerende neutrofiler i afroamerikanere, også beskytter dem mod EAC'er, en cancer, hvis progression styres af neutrofiler."

Pradipta Ghosh, MD, professor, afdelinger for medicin og celle- og molekylærmedicin, UC San Diego School of Medicine

Ghosh og kolleger er forsigtigt optimistiske over, at neutrofil-målrettede terapier kan dukke op som potentielle immunterapier i EAC'er. Hun sagde, at forskere vil fortsætte med at studere disse muligheder.

Undersøgelsen blev udført af et internationalt hold af gastroenterologer, bioinformatikere og eksperter i præcancerbiologi og cancergenetik samlet under paraplyen af ​​Institute for Network Medicine ved UC San Diego School of Medicine. Instituttet støtter flere tværfaglige programmer, der bruger biologiske netværk skabt med AI-værktøjer fra Center for Precision Computational Systems Network til at kortlægge ukendte sygdomsområder.

Kilde:

University of California – San Diego

Reference:

Ghosh, P., et al. (2022) AI-assisteret opdagelse af en etnisk påvirket driver af celletransformation i adenokarcinomer i esophageal og gastroøsofageal junction. JCI Indsigt. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.