AI обнаруживает запаховые гены, связанные с исходами рака

Команда исследователей из Оксфордского университета недавно использовала ИИ для обнаружения потенциальной связи между раком толстой кишки и выражением специфических запахо-чувствительных генов. Как сообщает Phys.org, исследователи из Оксфордского университета и Университета Цюриха недавно, с помощью модели ИИ, обнаружили, что выражение специфических запахо-чувствительных генов в клетках рака толстой кишки указывает на более высокую вероятность худших исходов.

Гены выражаются, когда информация, найденная в нашей ДНК, используется для создания молекул, таких как белки. Выражение генов часто контролирует, сколько белков производится и когда они производятся, действуя как выключатели. У человека есть примерно 400 генов, ответственных за наш запах, но, что более важно для исследования, эти гены также выражаются в других частях тела, кроме носа. Если эти запаховые гены выражаются, это означает, что инструкции для этих генов читаются и выполняются. Изменяя клетки, ученые могут манипулировать уровнем, на котором гены выражаются и используются.

Исследование, недавно опубликованное в Molecular Systems Biology, было возглавлено доктором Хебой Саилем из Института биомедицинской инженерии и Оксфордского университета. Саилем и ее коллеги изучали, как клетки в организме организованы, с целью изучения того, как рак приводит к потере структуры ткани в организме. Чтобы разработать эффективные методы лечения, ученым необходимо понять, какие гены играют роль в изменении ткани. Исследовательская команда использовала алгоритмы компьютерного зрения для обнаружения изменений в организации образцов клеток. Модель ИИ была предоставлена данными изображений, собранными роботизированной микроскопией, которые содержат миллионы изображений клеток рака толстой кишки.

Исследовательская команда затем экспериментировала, уменьшая выражение каждого гена в отдельных клетках рака толстой кишки. После применения нарушений к генам и уменьшения их выражения, исследователи обнаружили, что запахо-чувствительные гены, кажется, сильно коррелируют с тем, как клетки выравниваются и распространяются. Казалось, что уменьшение выражения запаховых генов может потенциально контролировать распространение клеток, уменьшая их способность двигаться. С другой стороны, подвижность клеток может быть увеличена за счет более высокого уровня выражения запаховых генов в вопросе.

Саилем объяснила, что запаховые гены похожи на “шестое чувство”, которое раковые клетки могут использовать, чтобы найти свой путь вне окружающей среды опухоли, которая токсична, и распространиться на другие области тела пациента. Саилем продолжила объяснять, насколько важен был ИИ в этом открытии. Модель ИИ, используемая исследователями, смогла значительно увеличить скорость, с которой проводилось исследование. Модель ИИ, после обучения на большой базе данных функций и внешнего вида генов, может автоматизировать задачу выявления определенных типов клеток на изображениях. Саилем объяснила:

“Используя разработанную систему ИИ, мы теперь можем узнать намного больше из этих экспериментов и ускорить выявление генов, которые изменяют структуру тканей в раке.

CRISPR (Кластеризованные Регулярно Интервальные Палиндромные Повторы), технология редактирования генов, является основным способом уменьшения уровня выражения генов для примерно 20 000 генов в клетке для изучения того, как выражение генов влияет на раковые клетки. В сочетании с достижениями в технологии редактирования генов исследование, проведенное Саилем и ее коллегами, может позволить разработать новые методы выявления ролей, которые играют разные гены в различных типах рака, что может позволить разработать новые виды терапий.