Научные данные о ваших привычках просмотра Netflix вскоре могут быть использованы для руководства врачами при лечении рака, утверждают ученые, финансируемые Cancer Research U.K. и Cancer Grand Challenges.
Международная группа ученых использовала искусственный интеллект (ИИ) для изучения и классификации размеров и масштабов изменений ДНК в геноме – полном генетическом коде клетки – при возникновении и развитии рака.
Используя искусственный интеллект, ученые выявили 21 общий дефект, который возникает в структуре, порядке и количестве копий ДНК при возникновении и развитии рака. Эти общие дефекты, называемые сигнатурами числа копий, могут помочь врачам подобрать лечение, отражающее особенности опухоли.
Когда вы смотрите Netflix, генерируются данные о том, какие фильмы и сериалы вы смотрите, как часто вы их смотрите и ставите ли вы им “большой палец вверх” или “большой палец вниз”. Netflix использует алгоритм для анализа этого огромного количества данных, выявления закономерностей в просматриваемом вами контенте, а затем рекомендует новые фильмы и сериалы при прокрутке Netflix.
Группа исследователей под руководством доктора Нишалана Пиллая из Университетского колледжа Лондона (UCL) и доктора Людмилы Александровой из Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) создала аналогичный алгоритм, который может просеивать тысячи строк геномных данных и находить общие закономерности в том, как хромосомы организованы и расположены. Затем алгоритм может классифицировать возникающие закономерности и помочь ученым установить типы дефектов, которые могут возникать при раке.
Используя алгоритм, ученые искали закономерности в полностью секвенированных геномах 9 873 пациентов с 33 различными видами рака. Алгоритм выявил 21 общий дефект структуры и количества хромосом в опухолях и разделил их на различные “жанры”, называемые сигнатурами числа копий.
Эти 21 сигнатура числа копий теперь будут использоваться для создания плана, который исследователи смогут использовать для оценки агрессивности рака, поиска его слабых мест и разработки новых методов лечения.
Доктор Людмил Александров, доцент Калифорнийского университета в Сан-Диего и один из ведущих авторов исследования, сказал:
“Рак – сложное заболевание, но мы продемонстрировали, что существует удивительное сходство в изменениях хромосом, которые происходят, когда он начинается, и в том, как он растет”.
Подобно тому, как Netflix может предсказать, какие сериалы вы решите посмотреть в следующий раз, мы считаем, что сможем предсказать, как поведет себя ваш рак, основываясь на изменениях, которые ранее претерпел его геном”.
“Мы хотим дойти до того момента, когда врачи смогут посмотреть на полностью секвенированную опухоль пациента и сопоставить ключевые особенности опухоли с нашим планом геномных дефектов. Вооружившись этой информацией, мы считаем, что в будущем врачи смогут предложить более качественное и персонализированное лечение рака”.
Ранее ученые изучали, как эти крупномасштабные геномные дефекты возникают в саркоме, и хотели найти способы изучения этих изменений в различных типах рака.
Используя программное обеспечение под названием SigProfilerExtractor, которое было разработано доктором Александровым, алгоритм с помощью сложной математики сканирует данные секвенирования от онкологических пациентов и выявляет общие закономерности в том, как реорганизуются хромосомы при различных типах рака.
Далее ученые исследовали сигнатуры числа копий, которые наиболее сильно влияют на результаты лечения раковых больных. Из 21 признака, выявленного алгоритмом, ученые обнаружили, что опухоли, в которых хромосомы разрушались и реформировались (известный как хромотрипсис), ассоциировались с наихудшими результатами выживания. Например, исследование показало, что пациенты с глиобластомой, агрессивным типом опухоли мозга, имели худшие показатели выживаемости, если их опухоль подверглась хромотрипсису. В среднем, пациенты с глиобластомой без хромотрипсиса выживали на 6 месяцев дольше, чем пациенты с глиобластомой, опухоли которых подверглись хромотрипсису.
Ученые надеются, что им удастся усовершенствовать алгоритм, чтобы врачи могли узнать, как будет вести себя ваш рак, основываясь на генетических особенностях, которые он приобрел в начале развития, и генетических изменениях, которые он приобретает по мере роста.
Доктор Нишалан Пиллай, доцент кафедры саркомы и геномики Калифорнийского университета и один из ведущих авторов исследования, сказал:
“Чтобы быть на шаг впереди рака, мы должны предвидеть, как он адаптируется и изменяется.
“Мутации являются ключевой движущей силой рака, но большая часть нашего понимания сосредоточена на изменениях отдельных генов в раке. Нам не хватает общей картины того, как огромные массивы генов могут копироваться, перемещаться или удаляться без катастрофических последствий для опухоли”.
Понимание того, как происходят эти события, поможет нам вернуть преимущество над раком”. Благодаря достижениям в области секвенирования генома мы теперь можем наблюдать, как эти изменения происходят в различных типах рака, и понять, как эффективно на них реагировать”.