AI opdager lugtgener forbundet med kræftresultater

Et hold af forskere fra Oxford University har nylig brugt AI til at opdage en potentiel sammenhæng mellem tyktarmskræft og udtrykket af bestemte lugtfølsomme gener. Som Phys.org rapporterer, har forskere fra Oxford University og University of Zurich nylig, med hjælp fra en AI-model, opdaget, at udtrykket af bestemte lugtfølsomme gener inden for tyktarmskræftcellerne indikerer en højere sandsynlighed for dårligere resultater.

Gener udtrykkes, når den information, der findes i vores DNA, bruges til at producere molekyler som proteiner. Genudtryk kontrollerer ofte, hvor mange proteiner der produceres og hvornår de produceres, og fungerer som på/af-knapper. Mennesker har ca. 400 gener, der er ansvarlige for vores lugtesans, men det er vigtigt for studiet, at generne også udtrykkes i andre dele af kroppen end næsen. Hvis disse lugtgener udtrykkes, betyder det, at instruktionerne for disse gener læses og udføres. Ved at lave ændringer i cellerne kan videnskabsmænd manipulere med niveauet, hvori gener udtrykkes og bruges.

Studiet, der nylig er offentliggjort i Molecular Systems Biology, blev ledet af Dr. Heba Sailem fra Institute of Biomedical Engineering og Oxford University. Sailem og medforskere undersøgte, hvordan celler i kroppen er organiseret, med det formål at studere, hvordan kræft fører til tab af vævsstruktur i kroppen. For at udvikle effektive behandlinger må videnskabsmænd forstå, hvilke gener der spiller en rolle i vævsændringer. Forskningsholdet anvendte computer vision-algoritmer til at registrere ændringer i cellernes organisation. AI-modellen fik billeddata indsamlet af robotisk mikroskopi, som indeholder millioner af billeder af tyktarmskræftceller.

Forskningsholdet eksperimenterede herefter med at reducere udtrykket af hvert gen i de enkelte tyktarmskræftceller. Efter perturbationer var anvendt på generne og deres udtryk var reduceret, fandt forskerne, at lugtfølsomme gener synes at være stærkt korreleret med, hvordan celler alignerer og spreder sig. Det så ud til, at reduktion af udtrykket af lugtgener kunne potentielt kontrollere spredningen af celler ved at reducere deres evne til at bevæge sig. På den anden side kunne celle-motilitet øges ved at have højere udtryksniveauer af de pågældende lugtgener.

Sailem forklarede, at lugtgenerne er som en “sjette sans”, som kræftcellerne kan bruge til at finde vej uden for tumor-miljøet, som er giftigt, og sprede sig til andre regioner af patientens krop. Sailem gik herefter videre med at forklare, hvor vigtigt AI var i denne opdagelse. AI-modellen, der blev brugt af forskerne, kunne øge hastigheden, hvormed forskningen blev udført. AI-modellen, efter at være trænet på en stor database af genfunktioner og udseender, kan automatisere opgaven med at identificere bestemte typer celler i billeder. Sailem forklarede:

“Med det udviklede AI-system kan vi nu lære meget mere af disse eksperimenter og accelerere identifikationen af gener, der ændrer vævsstrukturen i kræft.

CRIPSR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), den gen-redigerings-teknologi, er den primære måde, hvorpå genudtryksniveauer for de ca. 20.000 gener i cellen reduceres for at studere, hvordan genudtryk påvirker kræftceller. Når kombineret med fremskridt i gen-redigerings-teknologi, kan forskningen udført af Sailem og kollegaer muligvis enable nye metoder til at identificere rollerne af forskellige gener i forskellige typer kræft, hvilket kunne enable nye former for behandlinger.