Зошто некои тумори се шират, а други остануваат локализирани? Научниците сè уште не го разбираат целосно механизмот што му овозможува на една канцерогена клетка да метастазира, но одговорот на ова прашање е клучен за подобра грижа за пациентите. Истражувачи од Универзитетот во Женева (UNIGE) проучувале клетки од рак на дебелото црево и идентификувале клучни фактори што влијаат врз тоа дали туморот ќе има тенденција да се шири. Истовремено, откриле и специфични шеми на генска експресија што може да се користат за проценка на тој ризик.
Врз основа на овие наоди, тимот развил алатка со вештачка интелигенција, MangroveGS, која ги претвора овие генетски сигнали во високо сигурни предвидувања за повеќе типови рак. Студијата, објавена во Cell Reports, може да придонесе за поперсонализирани третмани и да помогне во откривање нови терапевтски цели.
Ракот како нарушен развоен процес
„Потеклото на ракот често им се припишува на ‘анархични клетки’“, објаснува Ариел Руиз и Алтаба, професор во Одделот за генетска медицина и развој на Медицинскиот факултет при UNIGE, кој ја водел студијата. „Но, ракот треба да се разбере како изопачена форма на развој.“ Генетските и епигенетските промени можат повторно да активираат биолошки програми што нормално се исклучуваат по раниот развој, што на крајот води кон формирање тумор.
Наместо да биде случаен, ракот изгледа следи структурирани биолошки правила. „Предизвикот е да ги најдеме клучевите за разбирање на неговата логика и форма. А во случајот на метастазите, да ги идентификуваме карактеристиките на клетките што ќе се одделат од туморот за да создадат друг на друго место во телото.“
Следење на метастатските клетки
Метастазите се одговорни за најголем дел од смртните исходи од рак, особено кај ракот на дебелото црево, дојката и белите дробови. Кога канцерогените клетки ќе се откријат во крвта или лимфниот систем, болеста често веќе почнала да се шири. Иако научниците разбираат многу од мутациите што водат до создавање тумор, ниту една единствена генетска промена не објаснува зошто некои клетки се одвојуваат и мигрираат, а други остануваат на место.
„Тешкотијата е во тоа да се одреди целосниот молекуларен идентитет на една клетка — анализа што ја уништува клетката — додека истовремено се набљудува нејзината функција, што бара таа да остане жива“, вели професор Руиз и Алтаба. За да го надминат ова, истражувачите изолирале, клонирале и одгледувале туморски клетки во лабораторија. „Потоа овие клонови беа оценувани in vitro и во модел на глушец за да се набљудува нивната способност да мигрираат низ реален биолошки филтер и да создаваат метастази“, додава Арвен Конод.
Генски потписи поврзани со ширењето на ракот
Тимот ја анализирал активноста на стотици гени во околу триесет клеточни клонови земени од два примарни тумори на дебелото црево. Анализата открила јасни шеми на генска експресија што тесно се совпаѓале со способноста на секоја клетка да се движи и да се шири. Важно е што метастатскиот потенцијал не бил одреден од профилот на една единствена клетка, туку од начинот на кој групи сродни канцерогени клетки меѓусебно комуницираат.
Алатка со ИИ го предвидува ризикот од метастази
Истражувачите ги интегрирале овие генски потписи во систем со вештачка интелигенција. „Големата новина на нашата алатка, наречена ‘Mangrove Gene Signatures (MangroveGS)’, е тоа што користи десетици, па и стотици генски потписи. Тоа ја прави особено отпорна на индивидуални варијации“, објаснува Аравинд Сринивасан.
По обуката, моделот успеал да предвиди метастази и повторна појава на рак на дебелото црево со речиси 80% точност, надминувајќи ги постојните методи. Истите генски потписи, изведени од рак на дебелото црево, се покажале корисни и за предвидување на метастатски ризик кај други видови рак, вклучувајќи рак на желудник, белите дробови и дојката.
Кон поперсонализирана грижа за пациентите
MangroveGS може да работи директно со примероци од тумори земени во болници. Клетките се анализираат, се секвенционира РНК и брзо се генерира оценка за ризик од метастази, која безбедно се споделува со лекарите и пациентите преку енкриптирана платформа.
„Оваа информација ќе спречи преголемо лекување кај пациенти со низок ризик, со што ќе се ограничат несаканите ефекти и непотребните трошоци, а истовремено ќе се засили следењето и третманот кај оние со висок ризик“, вели Ариел Руиз и Алтаба. „Исто така, нуди можност за оптимизација на изборот на учесници во клинички студии, намалување на бројот на волонтери што се потребни, зголемување на статистичката моќ на истражувањата и обезбедување терапевтска корист за пациентите на кои тоа им е најпотребно.“
