Nástroje riadené AI identifikujú ovládač imunitných buniek a ochranný genetický faktor pre rakovinu pažeráka

Nástroje riadené AI identifikujú ovládač imunitných buniek a ochranný genetický faktor pre rakovinu pažeráka

Adenokarcinóm pažeráka (EAC) je typ rakoviny, ktorý postihuje žľazy dolného pažeráka vylučujúce hlien. trubica, ktorá spája hrdlo so žalúdkom. Je to najbežnejšia forma rakoviny pažeráka a často jej predchádza Barrettova metaplázia (BE), škodlivá zmena v bunkách, ktoré lemujú pažerák.

Hoci príčina EAC zostáva nejasná, bunkové mutácie boli spojené, pravdepodobne spôsobené rizikovými faktormi, ako je konzumácia tabaku alebo alkoholu alebo chronické poškodenie gastroezofgeálneho refluxu alebo GERD. Ukázalo sa však, že hnacia sila týchto mutácií je mätúca, čiastočne preto, že výskyt EAC je neúmerný: Afroameričania majú asi štyri až päťkrát menšiu pravdepodobnosť vzniku EAC ako belochov. Je tiež menej pravdepodobné, že zažijú BE.

V novej štúdii publikovanej 22. septembra 2022 v časopise JCI Insight výskumníci z Kalifornskej lekárskej fakulty v San Diegu spolu s kolegami v Brazílii použili nástroje poháňané umelou inteligenciou na určenie špecifického typu imunitnej bunky, pôvodcu ochorenia, a špecifickej genetickej variácie známej ako SNP (Single Nucleotide Polymorphism), ktorá pôsobí ako ochranný faktor u Afroameričanov.

SNP predstavujú rozdiel v jedinom stavebnom bloku DNA nazývanom nukleotid. Zvyčajne sa nachádzajú v celej DNA človeka. Väčšina z nich nemá žiadny vplyv na zdravie alebo vývoj, ale niektoré sú spojené s ochorením, keď odchýlky zdieľajú mnohí ľudia, ktorí majú tiež predispozíciu k tejto chorobe.

Tím vedú spoluautori Pradipta Ghosh, MD, profesor na oddeleniach medicíny a bunkovej a molekulárnej medicíny na UC San Diego School of Medicine, a Debashis Sahoo, PhD, docent na oddeleniach pediatrie na UC San Diego Jacobs School of Engineering na School of Medicine a Computer Science na UC San Diego na identifikáciu umelej inteligencie a strojového učenia v EAC na použitie umelej inteligencie a strojového učenia v UC San Diego. rôznych typov buniek a tkanív a potvrdili svoje zistenia pomocou organoidov, vlastných biopsií pacientov a prierezovej podštúdie 113 ľudí s BE a EAC.

Práca potvrdila, že všetky EAC pochádzajú z BE a identifikovala úlohu verzie neutrofilov, bielych krviniek, ktoré pôsobia ako prvá obranná línia imunitného systému, ako hnacej sily bunkovej transformácie v EAC a adenokarcinóme gastroezofageálneho spojenia, vzácnej rakovine pažeráka, ktorá sa vyskytuje na križovatke medzi pažerákom a žalúdkom.

Prognóza oboch typov rakoviny je zlá; 5-ročná miera celkového prežitia je nižšia ako 20 percent.

"Tento vodič neutrofilov bol prominentný u belochov, ale výrazne chýbal u Afroameričanov," povedal Sahoo. "Naopak, SNP spojené s etnickými zmenami v absolútnom počte neutrofilov, ako je benígna etnická neutropénia, ktorá sa vyznačuje nižším počtom neutrofilov, ale bez zvýšeného rizika infekcie, sú bežné u jedincov afrického pôvodu a môžu pôsobiť ako odstrašujúci prostriedok, aby sa zabránilo tomu, že sa BE stane EAC."

Autori uviedli, že zistenia sú dôležité, pretože sledujú bunkové kontinuum od prekanceróznej choroby (BE) po rakovinu a objasňujú úlohu neutrofilov a genetické variácie podľa etnicity.

Kľúčovou výzvou v genetike je pochopenie toho, ako zmeny v DNA vedú k pozorovateľným zmenám v organizme. "V tomto prípade sme zistili, že SNP, ktorý znižuje celkový počet cirkulujúcich neutrofilov u Afroameričanov, ich tiež chráni pred EAC, rakovinou, ktorej progresia je kontrolovaná neutrofilmi."

Pradipta Ghosh, MD, profesor, Katedra medicíny a bunkovej a molekulárnej medicíny, UC San Diego School of Medicine

Ghosh a kolegovia sú opatrne optimistickí, že terapie zamerané na neutrofily by sa mohli objaviť ako potenciálne imunoterapie v EAC. Povedala, že výskumníci budú naďalej študovať tieto možnosti.

Štúdiu uskutočnil medzinárodný tím gastroenterológov, bioinformatikov a odborníkov na prekanceróznu biológiu a genetiku rakoviny, ktorý sa zišiel pod záštitou Inštitútu sieťovej medicíny na Lekárskej fakulte UC San Diego. Inštitút podporuje niekoľko transdisciplinárnych programov, ktoré využívajú biologické siete vytvorené pomocou nástrojov AI zo siete Center for Precision Computational Systems Network na mapovanie neznámych oblastí chorôb.

Zdroj:

Kalifornská univerzita – San Diego

Referencia:

Ghosh, P., a kol. (2022) AI-asistovaný objav etnicky ovplyvneného hnacieho mechanizmu bunkovej transformácie v adenokarcinómoch pažeráka a gastroezofageálneho spojenia. JCI Insight. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.