がんの転移を予測する「匂い」遺伝子をAIが発見

オックスフォード大学の研究チームは最近、AIを使用して大腸がんと特定の匂いを感知する遺伝子の発現との間の潜在的な関連性を発見しました。Phys.orgの報告によると、オックスフォード大学とチューリッヒ大学の研究者は、AIモデルを使用して、大腸がん細胞内の特定の匂いを感知する遺伝子の発現が、悪い結果の可能性を高めることを発見しました。

遺伝子は、DNAの中にある情報がタンパク質などの分子を作るために使用される時に発現します。遺伝子発現は、どのくらいのタンパク質が作られ、いつ作られるかを制御することが多いです。ヒトには約400個の遺伝子が匂いを感知する責任がありますが、この研究では、鼻以外の身体の他の部分でもこれらの遺伝子が発現していることが重要です。如果これらの匂い遺伝子が発現している場合、それらの遺伝子の指示が読み出され、実行されていることを意味します。科学者は、遺伝子を操作することで、遺伝子が発現されるレベルを制御できます。

最近、分子システム生物学誌に掲載された研究は、オックスフォード大学のヘバ・サイレム博士が主導しました。サイレムと他の研究者は、身体の中の細胞がどのように組織化されているかを調べ、がんが身体の組織構造の喪失につながる方法を研究しました。効果的な治療法を開発するために、科学者は、どの遺伝子が組織の変化に関与しているかを理解する必要があります。研究チームは、コンピュータービジョンアルゴリズムを使用して、細胞サンプルの組織構造の変化を検出しました。AIモデルは、ロボット顕微鏡によって収集された画像データを受け取りました。これには、大腸がん細胞の数百万の画像が含まれていました。

研究チームは、次に、個々の大腸がん細胞内のすべての遺伝子の発現を減らす実験を行いました。遺伝子に変化を加え、発現が減少した後、研究者は、匂いを感知する遺伝子が細胞の配置と拡散との関連性が強いことを発見しました。匂い遺伝子の発現を減らすと、細胞の拡散を制御することができ、細胞の運動性を低下させることができるようです。一方、匂い遺伝子の発現レベルを高めることで、細胞の運動性を高めることができます。

サイレムは、匂い遺伝子ががん細胞の「第6感覚」であり、がん細胞が毒性のある腫瘍環境から脱出して身体の他の領域に拡散するのを助けることができることを説明しました。サイレムは、この発見におけるAIの重要性についても説明しました。研究者が使用したAIモデルは、研究の速度を大幅に高めることができました。AIモデルは、遺伝子の機能と外観に関する大規模なデータベースでトレーニングされた後、画像内の特定のタイプの細胞を自動的に識別することができます。サイレムは次のように説明しています。

「開発したAIシステムを使用して、これらの実験から多くのことを学び、がんにおける組織構造の変化をもたらす遺伝子の同定を加速できます。」

CRISPR（クラスター化された規則的に間隔のある短いパリンドロームリピート）技術は、細胞内の約20,000個の遺伝子の発現レベルを減らすための主な方法であり、がん細胞への影響を研究するために使用されます。サイレムと同僚の研究者による研究は、遺伝子編集技術の進歩と組み合わせて、さまざまなタイプのがんにおけるさまざまな遺伝子の役割を特定する新しい方法を可能にし、新しいタイプの治療法を可能にします。