Nástroj pro mapování buněk poskytuje bystrý vícevrstvý pohled na chování rakoviny

Vědci ve VCU Massey Comprehensive Cancer Center vyvinuli nový výpočetní nástroj zvaný Vesalius, který by klinickým lékařům mohl pomoci pochopit složité vztahy mezi rakovinnými buňkami a jejich okolními buňkami, což vede k potenciálním objevům ohledně vývoje těžko léčby.

Nálezy z nové studie, Publikováno v Přírodní komunikaceMohlo by pomoci vést identifikaci prediktivních biomarkerů pro více rakovin a lépe informovat účinnost různých možností léčby založené na specifickém typu nemoci jednotlivců.

Rajan Gogna, Ph.D., člen výzkumného programu vývojových terapeutik ve společnosti Massey a docent na oddělení lékařské fakulty VCU pro lidskou a molekulární genetiku a tým spolupracovníků byl poháněn cílem interpretovat rozsáhlé množství dat.

Zatímco jiné výpočetní nástroje mapování buněk se používají ve výzkumu rakoviny po mnoho let, Vesalius je první, kdo odhalil, které geny jsou aktivní v každé jednotlivé buňce.

„S Vesaliusem používáme Umělá inteligence najít prostorové vzorce v celé tkáňové architektuře u pacientů, kteří reagují na terapii, a u těch, kteří ne, “řekla Gogna.„ Vytváří území informační domény. “

Pojmenován po Andreas Vesalius, belgické anatomické a lékaře šestnáctého století, který studoval lidskou anatomii na předběžných stádiích, se tento nástroj snaží porozumět fyziologii tkáňové architektury z pokročilejšího pohledu.

Přístup výzkumného týmu je spíše analyzovat celou tkáň než jednotlivé části kvůli spící povaze rakovinné buňky. Protože rakovinné buňky často žijí spolu s okolními buňkami po mnoho let u pacientů, nevyhnutelně se navzájem ovlivňují.

„Vezměte manžela a manželku, která se vdala 20 let. Pokud se s jedním z nich setkáváte individuálně, můžete vidět vliv druhého partnera někde ve vaší interakci?“ Řekla Gogna. „Fibroblast – typ buňky zapojené do produkce pojivové tkáně – nejen interaguje s rakovinnou buňkou. Tyto buňky sedí se svými sousedy od doby, kdy rakovina pochází. Takže, zacházet s nimi jako jednotlivé buňky, je tedy nesprávný. Jsou ovlivňovány partnery.“

Aby sledoval obrovské množství údajů o vlivných vztazích mezi rakovinnými buňkami a jejich okolními buňkami, tým potřeboval nástroj, který by mohl nejen uložit tato data, ale také pomoci z nich čerpat význam.

„Data jsou stále více obrovské a je tu velká potřeba pochopit tato data,“ řekla Gogna. „Proto jsme začali pracovat na Vesaliusu před šesti lety. Musíte to upevnit.“

Zkoumáním rakovinných buněk, T buněk a makrofágů jako sítě interagujících buněk mohou vědci začít identifikovat vzorce, které se objevují v těchto vzorcích rakoviny, zdokonalovat své léčebné protokoly a získat větší důvěru v léčbu, kterou nabízejí pacientům.

„Pro mě je velmi důležité vidět rakovinu holisticky jako entitu, která se snaží komunikovat s tělem,“ řekla Gogna. „Tvrdíme, že mezi těmito dvěma existuje evoluční válka a oba jsou velmi chytré. Ale rakovina je chytřejší, protože v některých případech vyhrává.“

Těšíme se dopředu

Gogna plánuje implementovat nástroj na větších datových sadách a spolupracovat s více sítěmi institucí.

„Chceme vytvořit konkrétní kategorie klinicky relevantních otázek z velkých modelů AI aplikovaných na velké datové soubory,“ řekla Gogna. „Můžeme začít klást otázky o rakovině, kde obvykle existují špatné výsledky, jako je rakovina pankreatu.“

Od svého vytvoření byl Vesalius primárně testován na prsou, tlustém střevě a rakoviny vaječníkůPotenciál však existuje pro aplikaci nástroje na všechny rakoviny v budoucnu. Jakmile se informace shromažďují v širším měřítku, model AI se bude i nadále trénovat a pomoci klinickým lékařům vyladit své protokoly.

„Umělá inteligence, jako je Vesalius, bude mít významný dopad na budoucnost výzkumu rakoviny a výsledky pacientů kvůli vědecké moudrosti vědců, jako je Dr. Rajan Gogna,“ řekl Robert A. Winn, ředitel a předseda Lipman v Oncology v Massey a spoluautora tohoto výzkumu. „Massey nadále uzavírá mezeru, přičemž nástroje jako Vesalius vedou k lepším zdravotním výsledkům a snižování zátěže rakoviny pro všechny.“