Strumenti basati sull’intelligenza artificiale identificano il driver delle cellule immunitarie e il fattore genetico protettivo per il cancro esofageo

Strumenti basati sull’intelligenza artificiale identificano il driver delle cellule immunitarie e il fattore genetico protettivo per il cancro esofageo

L’adenocarcinoma esofageo (EAC) è un tipo di cancro che colpisce le ghiandole secernenti muco dell’esofago inferiore. il tubo che collega la gola allo stomaco. È la forma più comune di cancro esofageo ed è spesso preceduta dalla metaplasia di Barrett (BE), un cambiamento dannoso nelle cellule che rivestono l'esofago.

Sebbene la causa dell’EAC rimanga poco chiara, sono state collegate mutazioni cellulari, probabilmente causate da fattori di rischio come il consumo di tabacco o alcol o danni cronici dovuti alla malattia da reflusso gastroesofgeo o GERD. Tuttavia, la causa di queste mutazioni si è rivelata fonte di confusione, in parte perché l’incidenza dell’EAC è sproporzionata: gli afroamericani hanno circa quattro o cinque volte meno probabilità di sviluppare l’EAC rispetto ai caucasici. Hanno anche meno probabilità di sperimentare l'BE.

In un nuovo studio pubblicato il 22 settembre 2022 sulla rivista JCI Insight, i ricercatori della Scuola di Medicina dell’Università della California a San Diego, insieme a colleghi brasiliani, hanno utilizzato strumenti basati sull’intelligenza artificiale per determinare sia un tipo specifico di cellula immunitaria, il driver della malattia, sia una specifica variazione genetica nota come SNP (polimorfismo a singolo nucleotide) nota e che agisce come fattore protettivo negli afroamericani.

Gli SNP rappresentano una differenza in un singolo elemento costitutivo del DNA chiamato nucleotide. Di solito si trovano nel DNA di una persona. La maggior parte non ha alcun impatto sulla salute o sullo sviluppo, ma alcuni sono associati a malattie quando le variazioni sono condivise da molte persone che hanno anche una predisposizione a quella malattia.

Il team è guidato dai coautori Pradipta Ghosh, MD, professore presso i Dipartimenti di Medicina e Medicina Cellulare e Molecolare presso la Scuola di Medicina dell'UC San Diego, e Debashis Sahoo, PhD, professore associato presso i Dipartimenti di Pediatria dell'UC San Diego. La Jacobs School of Engineering presso la Scuola di Medicina e Informatica dell'UC San Diego ha utilizzato l'intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico per identificare la progressione da BE a EAC in diversi tipi di cellule e tessuti e hanno confermato i loro risultati utilizzando organoidi, biopsie dei pazienti e un sottostudio trasversale di 113 persone con BE ed EAC.

Il lavoro ha confermato che tutti gli EAC derivano dal BE e ha identificato il ruolo della versione dei neutrofili, un globulo bianco che funge da prima linea di difesa del sistema immunitario, come motore della trasformazione cellulare sia negli EAC che nell'adenocarcinoma della giunzione gastroesofagea, un raro cancro esofageo che si verifica alla giunzione tra l'esofago e lo stomaco.

La prognosi per entrambi i tipi di cancro è sfavorevole; il tasso di sopravvivenza globale a 5 anni è inferiore al 20%.

"Questo driver dei neutrofili era prominente nei caucasici ma significativamente assente negli afroamericani", ha detto Sahoo. “Al contrario, gli SNP associati a cambiamenti etnici nella conta assoluta dei neutrofili, come la neutropenia etnica benigna, che è caratterizzata da una conta dei neutrofili più bassa ma senza un aumento del rischio di infezione, sono comuni negli individui di origine africana e possono agire come deterrente per impedire che il BE diventi EAC”.

Gli autori hanno affermato che i risultati sono importanti perché tracciano il continuum cellulare dalla malattia precancerosa (BE) al cancro e chiariscono il ruolo dei neutrofili e la variazione genetica per etnia.

Una sfida chiave in genetica è capire come i cambiamenti nel DNA portano a cambiamenti osservabili in un organismo. “In questo caso, abbiamo scoperto che un SNP che riduce il numero totale di neutrofili circolanti negli afroamericani li protegge anche dagli EAC, un cancro la cui progressione è controllata dai neutrofili”.

Pradipta Ghosh, MD, professore, dipartimenti di medicina e medicina cellulare e molecolare, scuola di medicina dell'UC San Diego

Ghosh e colleghi sono cautamente ottimisti sul fatto che le terapie mirate ai neutrofili potrebbero emergere come potenziali immunoterapie negli EAC. Ha detto che i ricercatori continueranno a studiare queste possibilità.

Lo studio è stato condotto da un team internazionale di gastroenterologi, bioinformatici ed esperti in biologia pretumorale e genetica del cancro, riuniti sotto l’egida dell’Institute for Network Medicine presso la UC San Diego School of Medicine. L’istituto supporta diversi programmi transdisciplinari che utilizzano reti biologiche create con strumenti di intelligenza artificiale dal Center for Precision Computational Systems Network per mappare aree di malattie sconosciute.

Fonte:

Università della California – San Diego

Riferimento:

Ghosh, P., et al. (2022) Scoperta assistita dall'intelligenza artificiale di un fattore di trasformazione cellulare influenzato etnicamente negli adenocarcinomi della giunzione esofagea e gastroesofagea. Intuizione JCI. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.