Новий інструмент на основі <MangroveGS> прогнозує поширення раку з високо точною вірогідністю

Визначення ключових факторів метастазування раку

Чому деякі пухлини розповсюджуються далі, а інші залишаються локалізованими? Це питання досі викликає чимало запитань у вчених, адже саме відповіді на нього можуть суттєво покращити лікування пацієнтів. Група дослідників із Женевського університету (UNIGE) детально вивчила клітини колоректального раку, виявивши головні чинники, що визначають ймовірність метастазування. Крім того, вони виокремили специфічні патерни експресії генів, які допомагають оцінити цей ризик.

Після цього команда створила штучний інтелект під назвою , який обробляє генетичні сигнали і видає надзвичайно точні прогнози для різних типів раку. Дослідження опублікували у журналі Cell Reports, а його результати можуть кардинально змінити персоналізований підхід у терапії та відкривати нові цілі для лікування.

Рак як порушення нормального розвитку

За словами професора Аріеля Руїза і Альтаби, який очолював проєкт, уявлення про рак як про «анархічні клітини» — не зовсім точне. Насправді це деформація природного процесу розвитку організму. Генетичні й епігенетичні зміни запускають біологічні програми, що зазвичай вимикаються після ранніх стадій розвитку, внаслідок чого формується пухлина.

Отже, рак не зовсім хаотичний процес, а дотримується певних біологічних закономірностей. Власне, як з’ясувалося, головне завдання — розкрити логіку його розвитку, а особливо зрозуміти, чому певні клітини відриваються від основної пухлини і дають початок новим у інших частинах тіла.

Відстеження клітин, що метастазують

Метастазування — це причина більшості смертей від раку, зокрема при колоректальному, молочній і легеневій пухлинах. Зазвичай, коли клітини раку виявляють у крові чи лімфатичній системі, хвороба вже почала поширюватися. Хоча вчені добре знають багато мутацій, що викликають появу пухлин, жодна окрема генетична зміна не пояснює, чому деякі клітини мігрують, а інші залишаються на місці.

Професор Руїз і Альтаба зауважив: складність полягає в тому, що визначити молекулярний профіль клітини можна лише її знищивши, тоді як функціонально спостерігати її треба живою. Щоб подолати це, команда ізолювала, клонувала й вирощувала ракові клітини в лабораторії. Згодом, за словами Арвен Коно, клоновані клітини тестували in vitro та на мишах, спостерігаючи їхню здатність проходити біологічні бар’єри й формувати метастази.

Генетичні патерни, пов’язані з поширенням раку

Дослідники проаналізували активність сотень генів у трьох десятках клонів клітин, отриманих з двох первинних пухлин товстої кишки. З’ясувалося, що чіткі моделі експресії генів тісно корелюють із рухливістю клітин і їхнім потенціалом до поширення. Що цікаво, це не окрема клітина визначає метастатичну здатність, а взаємодія груп сусідніх ракових клітин.

: інструмент прогнозування ризику метастазування

Отримані генетичні сигнали зібрали у систему штучного інтелекту. За словами Аравінда Срінівасана, особливість — вона використовує десятки, а то й сотні генних підписів, завдяки чому стає менш вразливою до індивідуальних варіацій.

Після навчання модель змогла передбачати ризик метастаз і рецидиву колоректального раку з приблизно 80% точністю — це кращий показник, ніж у нинішніх методів. Для додаткової інтриги, такі ж генетичні патерни, виявлені для колоректального раку, виявилися корисними і для прогнозу метастазування при раку шлунка, легенів та молочної залози.

Крок до персоналізованої онкології

може працювати напряму з біологічним матеріалом, зібраним у лікарнях: аналізують клітини, секвенують їхню РНК, і досить швидко отримують оцінку ризику метастазування. Потім інформація передається лікарям та пацієнтам через захищену платформу.

Завдяки цьому пацієнтам із низьким ризиком метастаз не доведеться перебільшено лікуватися, отже вони уникнуть зайвих побічних ефектів і непотрібних витрат. А для хворих з високим ризиком — навпаки, лікування і моніторинг стануть інтенсивнішими. До речі, ця технологія зможе й спростити відбір учасників клінічних досліджень, зменшуючи їхній обсяг та покращуючи якість досліджень, що потенційно принесе користь саме тим, хто її потребує найбільше.