AI-drevne verktøy identifiserer immuncelledriver og beskyttende genetisk faktor for spiserørskreft

AI-drevne verktøy identifiserer immuncelledriver og beskyttende genetisk faktor for spiserørskreft

Esophageal adenokarsinom (EAC) er en type kreft som påvirker slim-utskillende kjertler i nedre spiserør. røret som forbinder halsen med magen. Det er den vanligste formen for spiserørskreft og innledes ofte med Barretts metaplasi (BE), en skadelig forandring i cellene som kler spiserøret.

Selv om årsaken til EAC fortsatt er uklar, har cellemutasjoner blitt koblet, muligens forårsaket av risikofaktorer som tobakk eller alkoholforbruk eller kronisk skade fra gastroøsofgeal reflukssykdom, eller GERD. Driveren for disse mutasjonene har imidlertid vist seg å være forvirrende, delvis fordi forekomsten av EAC er uforholdsmessig: Afroamerikanere har omtrent fire til fem ganger mindre sannsynlighet for å utvikle EAC enn kaukasiere. Det er også mindre sannsynlig at de opplever BE.

I en ny studie publisert 22. september 2022 i tidsskriftet JCI Insight, brukte forskere ved University of California San Diego School of Medicine, sammen med kolleger i Brasil, kunstig intelligens-drevne verktøy for å bestemme både en spesifikk type immuncelle, sykdomsdriveren og en spesifikk genetisk variasjon kjent som en SNP (Single Nucleotide), som er en beskyttende faktor i Afrika som en beskyttende polymor.

SNP-er representerer en forskjell i en enkelt byggestein av DNA kalt et nukleotid. De finnes vanligvis gjennom en persons DNA. De fleste har ingen innvirkning på helse eller utvikling, men noen er assosiert med sykdom når variasjonene deles av mange mennesker som også har en disposisjon for den sykdommen.

Teamet ledes av medforfatterne Pradipta Ghosh, MD, professor ved avdelingene for medisin og cellulær og molekylær medisin ved UC San Diego School of Medicine, og Debashis Sahoo, PhD, førsteamanuensis ved avdelingene for pediatri ved UC San Diego Jacobs School of Engineering ved School of Medicine i San Dietelligence brukte maskinlæring og fremgang ved maskinlæring i UC San Dietelligence. fra BE til EAC i forskjellige celletyper og vev og bekreftet funnene deres ved hjelp av organoider, pasientenes egne biopsier og en tverrsnittsunderstudie av 113 personer med BE og EAC.

Arbeidet bekreftet at alle EAC-er er avledet fra BE og identifiserte rollen til versjonen av nøytrofiler, en hvit blodcelle som fungerer som immunsystemets første forsvarslinje, som en driver for celletransformasjon i både EACs og gastroøsofageal junction adenokarsinom, en sjelden kreft i spiserøret som oppstår i krysset mellom magesekken og magesekken.

Prognosen for begge typer kreft er dårlig; den 5-årige totale overlevelsesraten er mindre enn 20 prosent.

"Denne nøytrofile driveren var fremtredende hos kaukasiere, men betydelig fraværende hos afroamerikanere," sa Sahoo. "Omvendt er SNP-er assosiert med etniske endringer i absolutt nøytrofiltall, slik som godartet etnisk nøytropeni, som er preget av lavere nøytrofiltall, men ingen økt risiko for infeksjon, vanlige hos individer av afrikansk avstamning og kan virke avskrekkende for å forhindre BE fra å bli EAC."

Forfatterne sa at funnene er viktige fordi de sporer det cellulære kontinuumet fra precancerøs sykdom (BE) til kreft og klargjør rollen til nøytrofiler og genetisk variasjon etter etnisitet.

En sentral utfordring innen genetikk er å forstå hvordan endringer i DNA fører til observerbare endringer i en organisme. "I dette tilfellet fant vi at en SNP som reduserer det totale antallet sirkulerende nøytrofiler hos afroamerikanere også beskytter dem mot EACs, en kreft hvis progresjon er kontrollert av nøytrofiler."

Pradipta Ghosh, MD, professor, Institutt for medisin og celle- og molekylærmedisin, UC San Diego School of Medicine

Ghosh og kolleger er forsiktig optimistiske om at nøytrofilmålrettede terapier kan dukke opp som potensielle immunterapier i EAC. Hun sa at forskere vil fortsette å studere disse mulighetene.

Studien ble utført av et internasjonalt team av gastroenterologer, bioinformatikere og eksperter innen precancerbiologi og kreftgenetikk samlet under paraplyen til Institute for Network Medicine ved UC San Diego School of Medicine. Instituttet støtter flere tverrfaglige programmer som bruker biologiske nettverk laget med AI-verktøy fra Center for Precision Computational Systems Network for å kartlegge ukjente sykdomsområder.

Kilde:

University of California – San Diego

Referanse:

Ghosh, P., et al. (2022) AI-assistert oppdagelse av en etnisk påvirket driver av celletransformasjon i adenokarsinomer i spiserøret og gastroøsofageal junction. JCI Insight. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.