Новый вычислительный метод улучшает способность отслеживать распространение раковых клеток

        

Исследователи Принстона разработали новый вычислительный метод, который увеличивает способность отслеживать распространение раковых клеток из одной части тела в другую.

Эта миграция клеток может привести к метастатическому заболеванию, которое вызывает около 90 процентов смертей от рака от твердых опухолей – массы клеток, которые растут в таких органах, как грудь, простата или толстая кишка. Понимание драйверов метастазов может привести к новым методам лечения, направленным на блокирование процесса распространения рака через организм.

«Существуют ли в этих ячейках конкретные изменения или мутации, которые позволяют им мигрировать?» – спросил Бен Рафаэль, профессор информатики в Принстоне и старший автор новых исследований. «Это была одна из больших тайн».

В исследовании, опубликованном в майском номере Nature Genetics Рафаэль и его коллеги представили алгоритм, который может отслеживать метастазы рака, путем интеграции данных последовательности ДНК с информацией о том, где находятся клетки в теле. Они называют это MACHINA, что означает «интеграционный анализ метастатической и клоновой истории».

«Наш алгоритм позволяет исследователям вывести прошлый процесс метастазирования из данных последовательности ДНК, полученных в настоящее время», – сказал Рафаэль.

. Эта методика дает более четкую картину историй миграции рака, чем предыдущие исследования, основанные на методах, основанных только на ДНК-последовательностях. Некоторые из этих исследований предполагали сложные схемы миграции, которые не отражали текущее знание биологии рака.

«Наборы данных, которые мы получаем в эти дни, очень сложны, но сложные наборы данных не всегда требуют сложных объяснений», – сказал Рафаэль.

. Одновременно отслеживая мутации и движения клеток, MACHINA обнаружил, что метастатическое заболевание у некоторых пациентов может быть результатом меньшего количества клеточных миграций, чем считалось ранее. Например, у одного пациента с раком молочной железы ранее опубликованный анализ показал, что метастатическое заболевание было вызвано 14 отдельными миграционными событиями, в то время как MACHINA предположил, что одна вторичная опухоль в легком засела оставшиеся метастазы только через пять клеточных миграций. В дополнение к набору данных о раке молочной железы Рафаэль и его команда применяли свой алгоритм для анализа метастазов у ​​пациентов с меланомой, раком яичников и предстательной железой.

Несколько дополнительных функций помогли улучшить точность MACHINA. Алгоритм включает в себя модель для миграции генетически разных клеток на основе экспериментальных данных о том, что опухолевые клетки могут перемещаться в кластерах на новые участки тела. Это также объясняет неопределенность в данных ДНК, которая поступает из секвенирования смесей генетически различных опухолевых клеток и здоровых клеток.

Этот подход преодолевает ряд проблем, чтобы сделать значимые выводы из «трудно анализируемых, шумных» данных, которые являются результатом секвенирования ДНК опухоли, сказала Андреа Сотторива, научный сотрудник Криса Рокоса по эволюции и раку в Институте исследований рака, Лондон. «Я предсказываю, что этот новый метод будет широко использоваться для геномного сообщества и прольет новый свет на самую смертельную фазу развития рака», – сказал он.

Развитие MACHINA открывает путь для более широкого изучения моделей метастазов в больших когортах больных раком, которые могут выявить ключевые мутации, которые вызывают разный тип рака.

Рафаэль также планирует сделать этот метод более мощным, включив данные из опухолевой ДНК и опухолевых клеток, которые циркулируют в кровотоке, а также эпигенетические изменения – обратимые химические модификации ДНК.

«Лучший алгоритм – это лучший микроскоп, – сказал Рафаэль. «Когда вы смотрите на природу с увеличительным стеклом, вы можете пропустить важные детали. Если вы посмотрите с помощью микроскопа, вы увидите гораздо больше».

Источник:

https://engineering.princeton.edu/news/2018/06/29/researchers-apply-computing-power-track-spread-cancer

      

Source link