По словам ученых, финансируемых Cancer Research UK и Cancer Grand Challenges, наука, стоящая за вашими привычками просмотра Netflix, вскоре может быть использована для того, чтобы направлять врачей в лечении рака.
Международная группа ученых использовала искусственный интеллект (ИИ) для исследования и категоризации размеров и масштабов изменений ДНК в геноме — полном генетическом коде клетки — при появлении и росте рака.
Используя ИИ, ученые выявили 21 распространенную ошибку, которая возникает в структуре, порядке и количестве копий ДНК, присутствующих при появлении и росте рака. Эти распространенные ошибки, называемые сигнатурами номеров копий, могут помочь врачам подобрать лечение, отражающее характеристики опухоли.
Когда вы смотрите Netflix, генерируются данные о типах фильмов и сериалов, которые вы смотрите, о том, как часто вы их смотрите и ставите ли вы им «палец вверх» или «палец вниз». Netflix использует алгоритм для анализа этого огромного объема данных, находит закономерности в просматриваемом вами контенте, а затем рекомендует новые фильмы и сериалы, когда вы просматриваете Netflix.
Группа исследователей во главе с доктором Нишаланом Пиллэй из Университетского колледжа Лондона (UCL) и доктором Людмилом Александровым из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) построила аналогичный алгоритм, который может просеивать тысячи строк геномных данных. данные и выбрать общие закономерности в том, как хромосомы организуются и упорядочиваются. Затем алгоритм может классифицировать возникающие закономерности и помочь ученым установить типы сбоев, которые могут возникнуть при раке.
Используя алгоритм, ученые искали закономерности в полностью секвенированных геномах 9873 пациентов с 33 различными типами рака. Алгоритм выявил 21 распространенную ошибку в структуре и количестве хромосом в опухолях и распределил их по разным «жанрам», называемым сигнатурами числа копий.
21 копия номера подписи теперь будет использоваться для создания плана, который исследователи смогут использовать для оценки того, насколько агрессивным будет рак, найти его слабые места и разработать новые методы лечения.
Доктор Людмил Александров, доцент Калифорнийского университета в Сан-Диего и соавтор исследования, сказал:
«Рак — сложное заболевание, но мы продемонстрировали удивительное сходство в изменениях хромосом, которые происходят, когда он начинается, и в том, как он растет.
«Точно так же, как Netflix может предсказать, какие сериалы вы выберете для просмотра в следующий раз, мы считаем, что сможем предсказать, как будет вести себя ваш рак, основываясь на изменениях, которые ранее произошли в его геноме.
«Мы хотим дойти до того, что врачи смогут смотреть на полностью секвенированную опухоль пациента и сопоставлять ключевые особенности опухоли с нашим планом геномных ошибок. Вооружившись этой информацией, мы верим, что врачи смогут предложить лучшее и больше персонализированное лечение рака в будущем».
Ученые ранее изучали, как эти крупномасштабные геномные дефекты возникают при саркоме, и хотели найти способы изучения этих изменений при различных типах рака.
Используя программное обеспечение под названием SigProfilerExtractor, разработанное доктором Александровым, алгоритм использует сложную математику для сканирования данных секвенирования онкологических больных и выявления общих закономерностей реорганизации хромосом при различных типах рака.
Ученые дополнительно исследовали сигнатуры номеров копий, которые наиболее сильно влияли на результаты лечения больных раком. Ученые обнаружили, что из 21 сигнатуры, идентифицированной алгоритмом, опухоли, в которых хромосомы разрушены и преобразованы (известные как хромотрипсис), связаны с наихудшими результатами выживания. Например, исследование показало, что у пациентов с глиобластомой, опухолью головного мозга агрессивного типа, выживаемость была хуже, если их опухоль подверглась хромотрипсису. В среднем пациенты с глиобластомой без хромотрипсиса выживали на 6 мес дольше, чем пациенты с глиобластомой, опухоли которых имели хромотрипсис.
Ученые надеются, что им удастся усовершенствовать алгоритм, чтобы врачи могли выяснить, как будет вести себя ваш рак, основываясь на генетических чертах, которые он приобрел, когда он начался, и генетических изменениях, которые он улавливает по мере своего роста.
Доктор Нишалан Пиллэй, адъюнкт-профессор саркомы и геномики в UCL и соавтор исследования, сказал:
«Чтобы быть на шаг впереди рака, нам нужно предвидеть, как он адаптируется и меняется.
«Мутации являются ключевыми движущими силами рака, но большая часть нашего понимания сосредоточена на изменениях отдельных генов при раке. Мы упускаем из виду более широкую картину того, как огромные массивы генов могут быть скопированы, перемещены или удалены без катастрофических последствий. для опухоли.
«Понимание того, как возникают эти события, поможет нам восстановить преимущество перед раком. Благодаря достижениям в секвенировании генома мы теперь можем видеть, как эти изменения проявляются в разных типах рака, и выяснить, как эффективно реагировать на них».
Ученые сделали SigProfilerExtractor и другие программные инструменты, использованные в исследовании, в свободном доступе для других ученых, чтобы они могли использовать алгоритм для создания собственных библиотек хромосомных изменений в стиле Netflix на основе данных, полученных при секвенировании опухолей.
Доктор Кристофер Стил, научный сотрудник UCL и первый автор исследования, добавил:
«Мы считаем, что предоставление этих мощных вычислительных инструментов бесплатно другим ученым ускорит продвижение к персонализированному плану рака для пациентов, что даст им наилучшие шансы на выживание».
Мишель Митчелл, исполнительный директор Cancer Research UK, сказала:
«Cancer Research UK находится на переднем крае понимания генетики рака. Когда мы празднуем наше 20-летие, это удивительная новость, что мы можем построить план для нескольких типов опухолей , который может помочь исследователям предсказать, как будет вести себя рак, и показать способы его лечения . как мы можем справиться с этим более точным лечением.
«Это исследование является еще одним блестящим результатом программы Cancer Grand Challenges, которая была создана для решения некоторых из самых серьезных проблем в исследованиях рака».
Статья под названием «Сигнатуры изменений числа копий при раке человека » была опубликована сегодня в журнале Nature.
Теги: Netflix, биотехнологии, ИИ
