AI ontdekt geurgenen die in verband staan met kankers

Een team van onderzoekers van de Universiteit van Oxford heeft onlangs AI gebruikt om een mogelijke link tussen colonkanker en de expressie van specifieke geurwaarnemingsgenen te ontdekken. Volgens Phys.org hebben onderzoekers van de Universiteit van Oxford en de Universiteit van Zürich, met behulp van een AI-model, ontdekt dat de expressie van specifieke geurwaarnemingsgenen in colonkankercellen een hogere waarschijnlijkheid van slechtere resultaten aangeeft.

Genen worden geëxprimeerd wanneer de informatie die in ons DNA is opgeslagen, wordt gebruikt om moleculen zoals eiwitten te maken. Geëxpressie van genen controleert vaak hoeveel eiwitten worden gemaakt en wanneer ze worden gemaakt, als een soort aan/uit-schakelaar. Mensen hebben ongeveer 400 genen die verantwoordelijk zijn voor ons reukvermogen, maar cruciaal voor de studie is dat deze genen ook in andere delen van het lichaam worden geëxprimeerd, behalve in de neus. Als deze geurgenen worden geëxprimeerd, betekent dit dat de instructies voor deze genen worden gelezen en uitgevoerd. Door veranderingen aan te brengen in de cellen, kunnen wetenschappers de mate waarin genen worden geëxprimeerd en gebruikt, manipuleren.

De studie, die onlangs werd gepubliceerd in Molecular Systems Biology, werd geleid door Dr. Heba Sailem van het Instituut voor Biomedische Techniek en de Universiteit van Oxford. Sailem en haar collega’s onderzochten hoe cellen in het lichaam zijn georganiseerd, met als doel te onderzoeken hoe kanker leidt tot het verlies van weefselstructuur in het lichaam. Om effectieve therapieën te ontwikkelen, moeten wetenschappers begrijpen welke genen een rol spelen bij weefselverandering. Het onderzoeksteam gebruikte computer vision-algoritmes om veranderingen in de organisatie van celmonsters te detecteren. Het AI-model kreeg beeldgegevens die waren verzameld door robotmicroscopie, die bestond uit miljoenen beelden van colonkankercellen.

Het onderzoeksteam voerde vervolgens een experiment uit waarbij de expressie van elk gen in de individuele colonkankercellen werd verlaagd. Nadat de genen en hun expressie waren verlaagd, vonden de onderzoekers dat geurwaarnemingsgenen sterk correleren met hoe cellen zich aligneren en verspreiden. Het leek erop dat het verlagen van de expressie van geurgenen de verspreiding van cellen mogelijk kon controleren door hun vermogen om te bewegen te verlagen. Aan de andere kant kon celmobiliteit worden verhoogd door hogere expressieniveaus van de geurgenen in kwestie.

Sailem legde uit dat de geurgenen als een “zesde zintuig” fungeren dat de kankercellen kunnen gebruiken om hun weg buiten de tumoromgeving te vinden, die giftig is, en zich te verspreiden naar andere delen van het lichaam van de patiënt. Sailem legde verder uit hoe belangrijk AI was bij deze ontdekking. Het AI-model dat door de onderzoekers werd gebruikt, kon de snelheid van het onderzoek aanzienlijk verhogen. Het AI-model, nadat het was getraind op een grote database van genfuncties en -uitdrukkingen, kan de taak van het identificeren van bepaalde soorten cellen in beelden automatiseren. Sailem legde uit:

“Met het ontwikkelde AI-systeem kunnen we nu veel meer leren van deze experimenten en de identificatie van genen die de structuur van weefsel in kanker versnellen.

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), de gen-editingtechnologie, is de primaire manier waarop de expressieniveaus van de ongeveer 20.000 genen in de cel worden verlaagd om te onderzoeken hoe geëxpressie van genen kankercellen beïnvloedt. Wanneer gecombineerd met vooruitgang in gen-editingtechnologie, kan het onderzoek dat door Sailem en haar collega’s is gedaan, nieuwe methoden mogelijk maken voor het identificeren van de rollen die verschillende genen spelen in verschillende soorten kanker, wat nieuwe soorten therapieën mogelijk kan maken.