AI upptäcker luktkänsliga gener som är kopplade till cancerresultat

Ett team av forskare från Oxford University har nyligen använt AI för att upptäcka en potentiell koppling mellan koloncancer och uttrycket av specifika luktkänsliga gener. Enligt Phys.org har forskare från Oxford University och Universitetet i Zürich, med hjälp av en AI-modell, nyligen upptäckt att uttrycket av specifika luktkänsliga gener i koloncancerceller indikerar en högre sannolikhet för sämre resultat.

Gener uttrycks när informationen i vår DNA används för att skapa molekyler som proteiner. Genuttryck reglerar ofta hur många proteiner som tillverkas och när de tillverkas, och fungerar som på/av-knappar. Människor har ungefär 400 gener som är ansvariga för vår luktsinne, men för denna studie är det viktigt att generna också uttrycks i andra delar av kroppen, förutom i näsan. Om dessa luktkänsliga gener uttrycks, betyder det att instruktionerna för dessa gener läses och utförs. Genom att göra förändringar i cellerna kan forskare manipulera nivån till vilken gener uttrycks och används.

Studien, som nyligen publicerades i Molecular Systems Biology, leddes av Dr. Heba Sailem från Institute of Biomedical Engineering och Oxford University. Sailem och hennes kollegor undersökte hur celler i kroppen är organiserade, i syfte att studera hur cancer leder till förlust av vävnadsstruktur i kroppen. För att utveckla effektiva terapier måste forskare förstå vilka gener som spelar en roll i vävnadsförändringar. Forskarteamet använde datorseendealgoritmer för att upptäcka förändringar i cellorganiseringen. AI-modellen fick bilddata som samlats in av robotisk mikroskopi, som innehåller miljontals bilder av koloncancerceller.

Forskarteamet experimenterade sedan genom att reducera uttrycket av varje gen i de enskilda koloncancercellerna. Efter att perturbationer applicerats på generna och deras uttryck minskat, fann forskarna att luktkänsliga gener verkar vara starkt korrelerade med hur celler riktas och sprids. Det verkade som om reduktion av luktkänsliga gener kunde potentiellt kontrollera spridningen av celler genom att minska deras förmåga att röra sig. Å andra sidan kunde cellmotilitet ökas genom att ha högre uttrycksnivåer av de luktkänsliga generna i fråga.

Sailem förklarade att luktkänsliga gener är som en “sjätte sinne” som cancercellerna kan använda för att hitta sin väg utanför tumörmiljön, som är giftig, och sprida sig till andra områden i patientens kropp. Sailem fortsatte att förklara hur viktig AI var för denna upptäckt. AI-modellen som användes av forskarna kunde avsevärt öka hastigheten på forskningen. AI-modellen, efter att ha tränats på en stor databas med genfunktioner och utseenden, kan automatisera uppgiften att identifiera vissa typer av celler i bilder. Sailem förklarade:

“Med den utvecklade AI-systemet kan vi nu lära oss mycket mer från dessa experiment och accelerera identifieringen av gener som förändrar vävnadsstrukturen i cancer.

CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), genredigerings-tekniken, är den primära metoden för att reducera genuttrycksnivåer för de cirka 20 000 generna i cellen för att studera hur genuttryck påverkar cancerceller. När kombinerat med framsteg inom genredigerings-teknik, kan forskningen som gjorts av Sailem och hennes kollegor möjliggöra nya metoder för att identifiera de roller som olika gener spelar i olika typer av cancer, vilket kan möjliggöra nya typer av terapier.