Orodja, ki jih poganja umetna inteligenca, identificirajo gonilo imunskih celic in zaščitni genetski dejavnik za raka požiralnika

Orodja, ki jih poganja umetna inteligenca, identificirajo gonilo imunskih celic in zaščitni genetski dejavnik za raka požiralnika

Adenokarcinom požiralnika (EAC) je vrsta raka, ki prizadene žleze, ki izločajo sluz v spodnjem delu požiralnika. cev, ki povezuje grlo z želodcem. Je najpogostejša oblika raka požiralnika, pred njim pa se pogosto pojavi Barrettova metaplazija (BE), škodljiva sprememba v celicah, ki obdajajo požiralnik.

Čeprav vzrok EAC ostaja nejasen, so celične mutacije povezane, verjetno zaradi dejavnikov tveganja, kot je uživanje tobaka ali alkohola ali kronične poškodbe zaradi gastroezofgealne refluksne bolezni ali GERB. Vendar pa se je vzrok teh mutacij izkazal za zmedenega, deloma zato, ker je pojavnost EAC nesorazmerna: Afroameričani imajo približno štiri do petkrat manjšo verjetnost, da bodo razvili EAC kot belci. Prav tako je manj verjetno, da bodo doživeli BE.

V novi študiji, objavljeni 22. septembra 2022 v reviji JCI Insight, so raziskovalci na Medicinski fakulteti Univerze v Kaliforniji v San Diegu skupaj s kolegi v Braziliji uporabili orodja, ki jih poganja umetna inteligenca, da bi določili določeno vrsto imunske celice, povzročitelja bolezni, in specifično genetsko variacijo, znano kot SNP (polimorfizem enega nukleotida), ki je znan in deluje kot zaščitni faktor pri Afroameričanih.

SNP predstavljajo razliko v enem samem gradniku DNK, imenovanem nukleotid. Običajno jih najdemo v DNK osebe. Večina jih nima vpliva na zdravje ali razvoj, nekatere pa so povezane z boleznijo, ko so razlike enake številnim ljudem, ki so prav tako nagnjeni k tej bolezni.

Ekipo vodita soavtorja Pradipta Ghosh, MD, profesor na oddelkih za medicino ter celično in molekularno medicino na Medicinski fakulteti UC San Diego, in Debashis Sahoo, doktorat, izredni profesor na oddelkih za pediatrijo na UC San Diego Inženirska šola Jacobs na Fakulteti za medicino in računalništvo na UC San Diego uporabil umetno inteligenco in strojno učenje za identifikacijo napredovanja od BE do EAC v različnih celicah vrstah in tkivih ter potrdili svoje ugotovitve z uporabo organoidov, pacientovih lastnih biopsij in presečne podštudije 113 ljudi z BE in EAC.

Delo je potrdilo, da so vsi EAC izpeljani iz BE, in identificiralo vlogo različice nevtrofilcev, belih krvnih celic, ki delujejo kot prva obrambna linija imunskega sistema, kot gonilo transformacije celic v obeh EAC in adenokarcinomu gastroezofagealnega spoja, redkem raku požiralnika, ki se pojavi na stičišču med požiralnikom in želodcem.

Prognoza za obe vrsti raka je slaba; 5-letna skupna stopnja preživetja je manjša od 20 odstotkov.

"Ta gonilna sila nevtrofilcev je bila izrazita pri belcih, a precej odsotna pri Afroameričanih," je dejal Sahoo. "Nasprotno pa so SNP-ji, povezani z etničnimi spremembami v absolutnem številu nevtrofilcev, kot je benigna etnična nevtropenija, za katero je značilno nižje število nevtrofilcev, vendar brez povečanega tveganja za okužbo, pogosti pri posameznikih afriškega porekla in lahko delujejo kot odvračilo, da preprečijo, da bi BE postal EAC."

Avtorji so dejali, da so ugotovitve pomembne, ker sledijo celičnemu kontinuumu od predrakavih bolezni (BE) do raka in pojasnjujejo vlogo nevtrofilcev in genetskih variacij glede na etnično pripadnost.

Ključni izziv v genetiki je razumevanje, kako spremembe v DNK vodijo do opaznih sprememb v organizmu. "V tem primeru smo ugotovili, da SNP, ki zmanjša skupno število krožečih nevtrofilcev pri Afroameričanih, ščiti tudi pred EAC, rakom, katerega napredovanje nadzirajo nevtrofilci."

Pradipta Ghosh, dr. med., profesor, oddelki za medicino ter celično in molekularno medicino, UC San Diego School of Medicine

Ghosh in sodelavci so previdno optimistični, da bi se lahko terapije, usmerjene na nevtrofilce, pojavile kot potencialne imunoterapije v EAC. Rekla je, da bodo raziskovalci še naprej preučevali te možnosti.

Študijo je izvedla mednarodna ekipa gastroenterologov, bioinformatikov in strokovnjakov za predrakavo biologijo in genetiko raka, sestavljena pod okriljem Inštituta za mrežno medicino na Medicinski fakulteti UC San Diego. Inštitut podpira več transdisciplinarnih programov, ki uporabljajo biološka omrežja, ustvarjena z orodji AI iz mreže Center for Precision Computational Systems Network za preslikavo neznanih območij bolezni.

Vir:

Kalifornijska univerza – San Diego

Referenca:

Ghosh, P., et al. (2022) Z umetno inteligenco podprto odkritje gonila transformacije celic v adenokarcinomih požiralnika in gastroezofagealnega stičišča pod etničnim vplivom. JCI Insight. doi.org/10.1172/jci.insight.161334.