Рак – это болезнь эволюции: раковые клетки постоянно растут и изменяются, и новые мутации позволяют им распространяться, даже если лечение продолжает улучшаться.

Из-за этих постоянных изменений было общеизвестно трудно полностью понять процесс эволюции рака.

Теперь международная команда исследователей во главе с Полом Бутросом из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе создала новый способ точной оценки скорости развития индивидуального рака с помощью программного обеспечения с открытым исходным кодом, которое делает большие наборы данных легко доступными для общественности. Статья, подробно описывающая их метод, опубликована в журнале Nature Biotechnology .

Подход, основанный на секвенировании ДНК и краудсорсинге, теперь может быть использован для разработки ряда новых инструментов и биомаркеров для любого типа рака и может помочь улучшить результаты лечения пациентов.

В дополнение к ученым из Калифорнийского университета в состав команды входят исследователи из Университета Торонто, Института Фрэнсиса Крика в Лондоне и Института рака рыцарей OHSU.

Бутрос, профессор урологии и генетики человека в Медицинской школе им. Дэвида Геффена в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе и директор по науке о раке в Универсальном онкологическом центре им. Джонса в Калифорнии, обсуждает важность полученных результатов.

Что было в центре вашего исследования?

Наш вопрос был прост: как можно точно оценить эволюционную историю рака, используя секвенирование ДНК образцов пациентов? Каждый образец – это всего лишь один моментальный снимок, поэтому мы хотели выяснить, что происходило до того, как был сделан этот снимок.

Решение этой проблемы позволило бы нам оценить, как развивается рак индивидуума, что говорит нам как о том, где находится рак, так и о том, где он развивается. Это может потенциально позволить нам создавать целенаправленные «эволюционно осведомленные» методы лечения.

Какие новые инструменты стандартизации были созданы в исследовании?

Мы стандартизировали три основных типа инструментов. Во-первых, мы создали вычислительный стандарт для эволюционного анализа, в том числе облачный метод для выполнения стандартных форматов данных.

Во-вторых, мы создали новый способ оценки точности анализа генома рака, полностью смоделировав их на высокопроизводительных компьютерах.

В-третьих, и самое сложное, мы нашли новые математические способы сравнения предсказанных и реальных эволюционных историй. начало главы в науке о филогенетической математике рака.

Почему было важно создать многонациональную команду для этого исследования?

Понимание эволюции рака является чрезвычайно сложной проблемой. Он имеет математические, статистические, биологические, клинические и экспериментальные аспекты, и вам нужны мировые эксперты в каждой из этих областей.

И гораздо важнее иметь в команде нужных людей, чем иметь их в одном городе. Как международная команда, мы проводим еженедельные часовые видеоконференции в течение почти пяти лет, учимся работать вместе для решения проблем развития рака.

Как точно вы можете оценить, насколько быстро рак растет, изменяется и развивается?

По одному образцу опухоли пациента мы можем оценить многие особенности развития рака с точностью от 80% до 90%. Некоторые части нашей оценки являются более точными, чем другие, и теперь мы можем количественно определить, какие части, скорее всего, будут неправильными.

Чем больше у нас образцов опухоли – например, из разных времен лечения пациента – тем точнее мы можем сделать оценки.

Можете ли вы привести пример, как это может работать?

Этот тип эволюционной информации может быть информативным для любого типа рака, но давайте рассмотрим один пример. При раке предстательной железы у многих пациентов диагностируется опухоль, которая относительно медленно растет и вряд ли может привести к летальному исходу. Однако сегодня клиницисты пытаются точно отличить медленнорастущие опухоли от быстрорастущих.

Если опухоль больше по размеру, это потому, что это медленно растущая опухоль, которая не была диагностирована сразу (и долго росла), или это потому, что это быстро растущая опухоль? Из-за трудностей с ответом на эти вопросы многие пациенты с опухолями низкого риска подвергаются чрезмерному лечению и несут из-за этого ненужные личные и финансовые расходы.

В отличие от этого, некоторые другие пациенты подвергаются недостаточному лечению и в конечном итоге имеют метастатическое заболевание, которое могло бы быть лучше управляемым Точно оценивая эволюционную информацию при первоначальном диагнозе, мы можем более точно различать эти два сценария.

Биомаркеры, которые делают именно это, в настоящее время активно и быстро разрабатываются здесь, в Калифорнийском университете, через Институт урологической онкологии.

Как результаты исследования повлияют на вашу область?

Эти результаты изменят способ эволюционного анализа в исследованиях рака. Они обеспечивают новый стандарт для исследователей во всем мире и предоставляют весьма специфические инструменты для вычислительных биологов, разрабатывающих новые и улучшенные алгоритмы.

В более широком смысле, это тип исследования, которое в конечном итоге лежит в основе ключевых биологических открытий, давая нам инструменты для точного, дешевого и быстрого выявления уязвимостей рака.

Какой следующий этап исследований?

Теперь, когда мы знаем, как измерить точность развития опухоли -; мы использовали краудсорсинг для сравнения всех методов, доступных сегодня в мире -; мы работаем над тем, чтобы помочь исследователям в глобальном масштабе выяснить, где можно улучшить их текущие методы и какие особенности делают точнее понять отдельные виды рака.