Искусственный интеллект обнаруживает гены запаха, связанные с исходами рака

Команда исследователей из Оксфордского университета недавно использовала искусственный интеллект для обнаружения потенциальной связи между колоректальным раком и выражением конкретных генов, чувствительных к запаху. Как сообщает Phys.org, исследователи из Оксфордского университета и Университета Цюриха, при помощи модели искусственного интеллекта, обнаружили, что выражение конкретных генов, чувствительных к запаху, в клетках колоректального рака указывает на более высокую вероятность худших исходов.

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

Исследование, недавно опубликованное в журнале Molecular Systems Biology, было возглавлено доктором Хебой Сайлем из Института биомедицинской инженерии и Оксфордского университета. Сайлем и ее коллеги изучали, как клетки в организме организованы, с целью изучения того, как рак приводит к потере структуры тканей в организме. Чтобы разработать эффективные методы лечения, ученым необходимо понять, какие гены играют роль в изменении тканей. Исследовательская группа использовала алгоритмы компьютерного зрения для обнаружения изменений в организации образцов клеток. Модель искусственного интеллекта была обучена на изображениях, собранных с помощью роботизированной микроскопии, которые содержат миллионы изображений клеток колоректального рака.

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

Сайлем объяснила, что гены запаха подобны “шестому чувству”, которое раковые клетки могут использовать, чтобы найти свой путь вне токсичной среды опухоли и распространиться на другие области тела пациента. Сайлем продолжила объяснять, насколько важен был искусственный интеллект в этом открытии. Модель искусственного интеллекта, использованная исследователями, смогла значительно увеличить скорость, с которой проводилось исследование. Модель искусственного интеллекта, после обучения на большой базе данных функций и внешнего вида генов, может автоматизировать задачу выявления определенных типов клеток на изображениях. Сайлем объяснила:

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

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), технология редактирования генов, является основным способом, с помощью которого уровень выражения генов из примерно 20 000 генов в клетке уменьшается для изучения того, как выражение генов влияет на раковые клетки. Когда эта технология сочетается с достижениями в технологии редактирования генов, исследование, проведенное Сайлем и ее коллегами, может позволить разработать новые методы выявления ролей, которые разные гены играют в разных типах рака, что может позволить разработать новые виды терапий.