Narzędzia oparte na sztucznej inteligencji identyfikują czynnik odpowiedzialny za komórki odpornościowe i ochronny czynnik genetyczny w przypadku raka przełyku

Narzędzia oparte na sztucznej inteligencji identyfikują czynnik odpowiedzialny za komórki odpornościowe i ochronny czynnik genetyczny w przypadku raka przełyku

Gruczolakorak przełyku (EAC) to rodzaj nowotworu atakującego gruczoły wydzielające śluz w dolnej części przełyku. rurka łącząca gardło z żołądkiem. Jest to najczęstsza postać raka przełyku i często poprzedza ją metaplazja Barretta (BE), szkodliwa zmiana w komórkach wyściełających przełyk.

Chociaż przyczyna EAC pozostaje niejasna, powiązano mutacje komórkowe, prawdopodobnie spowodowane czynnikami ryzyka, takimi jak spożycie tytoniu lub alkoholu lub przewlekłe uszkodzenie spowodowane refluksem żołądkowo-przełykowym (GERD). Jednakże czynnik powodujący te mutacje okazał się zagmatwany, po części dlatego, że częstość występowania EAC jest nieproporcjonalna: ryzyko rozwoju EAC u Afroamerykanów jest około cztery do pięciu razy mniejsze niż u osób rasy kaukaskiej. Rzadziej doświadczają BE.

W nowym badaniu opublikowanym 22 września 2022 r. w czasopiśmie JCI Insight naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego School of Medicine wraz z kolegami z Brazylii wykorzystali narzędzia oparte na sztucznej inteligencji, aby określić zarówno konkretny typ komórki odpornościowej, czynnik wywołujący chorobę, jak i konkretną odmianę genetyczną znaną jako SNP (polimorfizm pojedynczego nukleotydu), która jest znana i działa jako czynnik ochronny u Afroamerykanów.

SNP reprezentują różnicę w pojedynczym cegiełce DNA zwanej nukleotydem. Zwykle można je znaleźć w całym DNA danej osoby. Większość z nich nie ma wpływu na zdrowie ani rozwój, ale niektóre są kojarzone z chorobą, gdy różnice są wspólne dla wielu osób, które również mają predyspozycje do tej choroby.

Zespołem kierują współautorzy: lekarz medycyny Pradipta Ghosh, profesor na wydziałach medycyny oraz medycyny komórkowej i molekularnej w Szkole Medycznej Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego, oraz dr Debashis Sahoo, profesor nadzwyczajny na wydziałach pediatrii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Diego. Jacobs School of Engineering na Wydziale Medycyny i Informatyki Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego wykorzystała sztuczną inteligencję i uczenie maszynowe do zidentyfikowania przejścia od BE do EAC w różnych typach komórek i tkanek i potwierdzili swoje ustalenia przy użyciu organoidów, własnych biopsji pacjentów i przekrojowego badania dodatkowego obejmującego 113 osób z BE i EAC.

Prace potwierdziły, że wszystkie EAC pochodzą z BE i zidentyfikowały rolę wersji neutrofili, białych krwinek, która działa jako pierwsza linia obrony układu odpornościowego, jako czynnik napędzający transformację komórek zarówno w przypadku EAC, jak i gruczolakoraka połączenia żołądkowo-przełykowego, rzadkiego raka przełyku występującego na styku przełyku i żołądka.

Rokowanie w przypadku obu typów nowotworów jest złe; wskaźnik całkowitego przeżycia 5-letniego wynosi mniej niż 20%.

„Ten czynnik wywołujący neutrofile był widoczny u osób rasy kaukaskiej, ale był znacząco nieobecny u Afroamerykanów” – powiedział Sahoo. „I odwrotnie, SNP związane ze zmianami etnicznymi w bezwzględnej liczbie neutrofili, takie jak łagodna neutropenia etniczna, która charakteryzuje się niższą liczbą neutrofili, ale bez zwiększonego ryzyka infekcji, są powszechne u osób pochodzenia afrykańskiego i mogą działać odstraszająco, zapobiegając przekształceniu BE w EAC”.

Autorzy stwierdzili, że odkrycia są ważne, ponieważ śledzą kontinuum komórkowe od choroby przedrakowej (BE) do raka i wyjaśniają rolę neutrofili i zmienności genetycznej ze względu na pochodzenie etniczne.

Kluczowym wyzwaniem w genetyce jest zrozumienie, w jaki sposób zmiany w DNA prowadzą do zauważalnych zmian w organizmie. „W tym przypadku odkryliśmy, że SNP zmniejszający całkowitą liczbę krążących neutrofili u Afroamerykanów chroni ich również przed EAC, nowotworem, którego postęp jest kontrolowany przez neutrofile”.

Pradipta Ghosh, lekarz medycyny, profesor, Wydziały Medycyny oraz Medycyny Komórkowej i Molekularnej, Szkoła Medyczna Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego

Ghosh i współpracownicy są ostrożni optymistami, że terapie ukierunkowane na neutrofile mogą okazać się potencjalnymi immunoterapiami w EAC. Powiedziała, że ​​badacze będą nadal badać te możliwości.

Badanie przeprowadził międzynarodowy zespół gastroenterologów, bioinformatyków i ekspertów w dziedzinie biologii przednowotworowej i genetyki nowotworów, zebrany pod patronatem Instytutu Medycyny Sieciowej w Szkole Medycznej Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego. Instytut wspiera kilka programów transdyscyplinarnych, które wykorzystują sieci biologiczne utworzone za pomocą narzędzi AI z sieci Centrum Precyzyjnych Systemów Obliczeniowych do mapowania nieznanych obszarów chorobowych.

Źródło:

Uniwersytet Kalifornijski – San Diego

Odniesienie:

Ghosh, P. i in. (2022) Wspomagane sztuczną inteligencją odkrycie czynnika etnicznego wpływającego na transformację komórek w gruczolakorakach przełyku i połączenia żołądkowo-przełykowego. Wgląd JCI. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.