Tekoälyohjatut työkalut tunnistavat immuunisolujen ajurin ja suojaavan geneettisen tekijän ruokatorven syöpää varten

Tekoälyohjatut työkalut tunnistavat immuunisolujen ajurin ja suojaavan geneettisen tekijän ruokatorven syöpää varten

Ruokatorven adenokarsinooma (EAC) on eräänlainen syöpä, joka vaikuttaa alemman ruokatorven limaa erittäviin rauhasiin. letku, joka yhdistää kurkun mahalaukkuun. Se on ruokatorven syövän yleisin muoto, ja sitä edeltää usein Barrettin metaplasia (BE), haitallinen muutos ruokatorven soluissa.

Vaikka EAC:n syy on edelleen epäselvä, solumutaatiot ovat yhteydessä toisiinsa, mahdollisesti johtuen riskitekijöistä, kuten tupakan tai alkoholin käytöstä tai gastroesofgeaalisen refluksitaudin tai GERD:n kroonisista vaurioista. Näiden mutaatioiden aiheuttaja on kuitenkin osoittautunut hämmentäväksi, osittain siksi, että EAC:n esiintyvyys on suhteeton: afroamerikkalaisilla on noin neljä tai viisi kertaa pienempi todennäköisyys kehittää EAC kuin valkoihoisilla. Heillä on myös vähemmän todennäköisesti BE:tä.

Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin 22. syyskuuta 2022 JCI Insight -lehdessä, Kalifornian yliopiston San Diegon lääketieteellisen koulun tutkijat ja brasilialaiset kollegansa käyttivät tekoälyyn perustuvia työkaluja määrittämään sekä tietyntyyppisen immuunisolun, taudin aiheuttajan että spesifisen geneettisen muunnelman, joka tunnetaan nimellä SNP (Single Nucleotide Polymorphism).

SNP:t edustavat eroa yhdessä DNA:n rakennuspalikossa, jota kutsutaan nukleotidiksi. Ne löytyvät yleensä koko ihmisen DNA:sta. Useimmilla ei ole vaikutusta terveyteen tai kehitykseen, mutta jotkut liittyvät sairauteen, kun vaihtelut jakavat monet ihmiset, joilla on myös taipumus kyseiseen sairauteen.

Ryhmää johtavat mukana kirjoittajat Pradipta Ghosh, MD, professori UC San Diego School of Medicine -lääketieteen sekä solu- ja molekyylilääketieteen laitoksissa, ja Debashis Sahoo, PhD, apulaisprofessori UC San Diegon pediatrian osastolla. Jacobs School of Engineering UC:n lääketieteellisen ja tietotekniikan oppilaitoksen keinotekoisen oppimisen etenemiseen Sanligon ja UC:n tietokonetieteiden oppimiseen BE:stä EAC:hen eri solutyyppejä ja kudoksia ja vahvistivat löydöksensä organoideilla, potilaiden omilla biopsioilla ja poikkileikkausalatutkimuksella, johon osallistui 113 BE- ja EAC-potilasta.

Työ vahvisti, että kaikki EAC:t ovat peräisin BE:stä, ja tunnisti neutrofiilien, valkosolujen, immuunijärjestelmän ensimmäisenä puolustuslinjana toimivan version roolin solujen transformaation edistäjänä sekä EAC:issa että gastroesofageaalisen liitoskohdan adenokarsinoomassa, joka on harvinainen ruokatorven syöpä, joka esiintyy ruokatorven ja mahalaukun liitoskohdassa.

Molempien syöpien ennuste on huono; 5 vuoden kokonaiseloonjäämisaste on alle 20 prosenttia.

"Tämä neutrofiilien kuljettaja oli näkyvä valkoihoisilla, mutta poissa afrikkalaisista amerikkalaisista", Sahoo sanoi. "Päinvastoin, absoluuttisen neutrofiilien määrän etnisiin muutoksiin liittyvät SNP:t, kuten hyvänlaatuinen etninen neutropenia, jolle on ominaista alhaisempi neutrofiilien määrä, mutta ei lisääntynyttä infektioriskiä, ​​ovat yleisiä afrikkalaissyntyisillä henkilöillä ja voivat toimia pelotteena estääkseen BE:n muuttumisen EAC:ksi."

Kirjoittajat sanoivat, että havainnot ovat tärkeitä, koska ne jäljittävät solujen jatkumon syövän esiasteen taudista (BE) syöpään ja selventävät neutrofiilien roolia ja geneettistä vaihtelua etnisyyden mukaan.

Genetiikan keskeinen haaste on ymmärtää, kuinka DNA:n muutokset johtavat havaittaviin muutoksiin organismissa. "Tässä tapauksessa havaitsimme, että SNP, joka vähentää kiertävien neutrofiilien kokonaismäärää afrikkalaisamerikkalaisissa, suojaa heitä myös EAC:ilta, syövältä, jonka etenemistä kontrolloivat neutrofiilit."

Pradipta Ghosh, MD, professori, lääketieteen ja solu- ja molekyylilääketieteen laitokset, UC San Diego School of Medicine

Ghosh ja kollegat ovat varovaisen optimistisia sen suhteen, että neutrofiileihin kohdistetut hoidot voivat ilmaantua mahdollisina immunoterapiana EAC:issa. Hän sanoi, että tutkijat jatkavat näiden mahdollisuuksien tutkimista.

Tutkimuksen suoritti kansainvälinen gastroenterologeista, bioinformaatikoista ja syövän esibiologian ja syöpägenetiikan asiantuntijoista koostuva ryhmä, joka on koottu UC San Diegon lääketieteellisen korkeakoulun verkkolääketieteen instituutin alle. Instituutti tukee useita tieteidenvälisiä ohjelmia, jotka käyttävät Center for Precision Computational Systems Networkin tekoälytyökaluilla luotuja biologisia verkkoja kartoittamaan tuntemattomia tautialueita.

Lähde:

Kalifornian yliopisto - San Diego

Viite:

Ghosh, P., et ai. (2022) AI-avusteinen löytö etnisesti vaikuttaneesta solutransformaatiosta ruokatorven ja gastroesofageaalisen liitoskohdan adenokarsinoomissa. JCI Insight. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.