AI opdager lugtgener forbundet med kræftresultater

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

Gener udtrykkes, når den information, der findes i vores DNA, bruges til at lave molekyler som proteiner. Genudtryk regulerer ofte, hvor mange proteiner der produceres, og hvornår de produceres, fungerer som på/af-knapper. Mennesker har ca. 400 gener, der er ansvarlige for vores lugtesans, men mere kritisk for studiet er, 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 blev 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 spiller en rolle i vævsændring. 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 ved at reducere udtrykket af hvert enkelt gen i de enkelte tyktarmskræftceller. Efter, at 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 områder af patientens krop. Sailem gik herefter i detaljer om, hvor vigtigt AI var i denne opdagelse. AI-modellen, der blev anvendt af forskerne, kunne øge hastigheden, hvormed forskningen blev udført. AI-modellen, efter at have været trænet på en stor database af genfunktioner og udseende, kan automatisere opgaven med at identificere bestemte typer celler i billeder. Sailem forklarede:

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

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), genredigerings-teknologien, 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 genredigerings-teknologien, kan forskningen udført af Sailem og kollegaer muligvis enable nye metoder til at identificere rollerne, som forskellige gener spiller i forskellige typer kræft, hvilket kan enable nye former for behandlinger.