AI oppdager luktningsgener som er knyttet til kreftresultater

Et team av forskere fra Oxford University har nylig brukt AI til å oppdage en potensiell sammenheng mellom tykk-tarmskreft og uttrykket av bestemte luktningsgener. Ifølge Phys.org har forskere fra Oxford University og Universitetet i Zürich, med hjelp av en AI-modell, nylig oppdaget at uttrykket av bestemte luktningsgener i tykk-tarmskreftceller indikerer en høyere sannsynlighet for dårligere resultater.

Gener uttrykkes når informasjonen i vår DNA brukes til å lage molekyler som proteiner. Genuttrykk kontrollerer ofte hvor mange proteiner som lages og når de lages, og fungerer som av/på-brytere. Mennesker har omtrent 400 gener som er ansvarlige for vår luktesans, men viktigere for studien er at disse genene også uttrykkes i andre deler av kroppen, utenfor nesen. Hvis disse luktningsgenene uttrykkes, betyr det at instruksjonene for disse genene leses og følges. Ved å gjøre endringer i cellene, kan forskerne manipulere nivået til hvilke gener som uttrykkes og brukes.

Studien, som nylig ble publisert i Molecular Systems Biology, ble ledet av Dr. Heba Sailem fra Instituttet for biomedisinsk ingeniørvitenskap og Oxford University. Sailem og hennes kolleger undersøkte hvordan celler i kroppen er organisert, med mål om å studere hvordan kreft fører til tap av vevstruktur i kroppen. For å utvikle effektive behandlinger, må forskerne forstå hvilke gener som spiller en rolle i vevendringer. Forskningsgruppen brukte datavisjonsalgoritmer til å oppdage endringer i organiseringen av celleprøver. AI-modellen fikk bilde-data samlet inn av robot-mikroskopi, som inneholder millioner av bilder av tykk-tarmskreftceller.

Forskningsgruppen eksperimenterte så ved å redusere uttrykket av hvert enkelt gen i de enkelte tykk-tarmskreftcellene. Etter at perturbasjoner ble påført genene og deres uttrykk ble redusert, fant forskerne at luktningsgenene ser ut til å være sterkt korrelert med hvordan celler alignerer og sprenger seg. Det ser ut til at reduksjon av luktningsgenuttrykk kan potensielt kontrollere spredningen av celler ved å redusere deres evne til å bevege seg. På den andre siden kan celle-mobilitet økes ved å ha høyere uttrykksnivåer av de luktningsgenene i spørsmål.

Sailem forklarte at luktningsgenene er som en “sjette sans” som kreftcellene kan bruke til å finne veien utenfor tumor-miljøet, som er giftig, og spre seg til andre regioner av pasientens kropp. Sailem gikk videre og forklarte hvor viktig AI var i å gjøre denne oppdagelsen. AI-modellen brukt av forskerne kunne øke hastigheten på forskningen betydelig. AI-modellen, etter å ha blitt trent på en stor database av genfunksjoner og utseende, kan automatisere oppgaven med å identifisere bestemte typer celler i bilder. Sailem forklarte:

“Med det utviklede AI-systemet kan vi nå lære mye mer fra disse eksperimentene og akselerere identifiseringen av gener som endrer strukturen av vev i kreft.

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), gen-redigerings-teknologien, er den primære måten å redusere genuttrykksnivåer for de omtrent 20 000 genene i cellen for å studere hvordan genuttrykk påvirker kreftceller. Når kombinerer med fremgang i gen-redigerings-teknologien, kan forskningen gjort av Sailem og hennes kolleger muligens kunne aktivere nye metoder for å identifisere rollene forskjellige gener spiller i forskjellige typer kreft, hvilket kan muligens kunne aktivere nye typer behandlinger.