Naujame UCLA vadovaujamame tyrime tyrėjai atskleidė sudėtingus vėžio evoliucijos procesus ir nustato optimalius algoritmus, skirtus analizuoti navikų genetinę struktūrą.
Išvados, paskelbtos m Gamtos biotechnologijaišsamiai aprašomi nauji internetiniai ištekliai, padedantys mokslininkams pasirinkti geriausius naviko evoliucijos analizės, diagnostikos tikslumo ir gydymo planavimo gerinimo algoritmus.
Vėžio gydymui labai svarbu suprasti navikų evoliuciją. Didesnę genetinę įvairovę turintys navikai paprastai būna sunkiau gydomi ir labiau linkę atsispirti terapijai. Konkrečių mutacijų laikas taip pat gali turėti įtakos gydymo efektyvumui.
Norėdami geriau išmatuoti evoliucijos procesą, mokslininkai naudoja subkloninius rekonstrukcijos algoritmus, kad analizuotų navikų DNR sekos duomenis, o tai leidžia geriau suprasti, kaip vėžys prasideda, auga ir reaguoja į gydymą, ir suteikia vertingų įžvalgų diagnozuojant ir gydymo strategijas.
Šis metodas, apimantis sudėtingus matematinius ir kompiuterinius algoritmus, tapo svarbia priemone siekiant geriau suprasti ir sekti vėžio evoliucijos procesą. Tačiau šiai užduočiai atlikti buvo sukurta dešimtys algoritmų ir iki šiol buvo neaišku, kurie yra tiksliausi ir kada jie veikia gerai. Šis netikrumas tapo kliūtimi platesniam klinikiniam pritaikymui.
„Subkloninės rekonstrukcijos rezultatai gali labai skirtis priklausomai nuo algoritmo”, – sakė Adriana Salcedo, UCLA Davido Geffeno medicinos mokyklos žmogaus genetikos skaičiavimo biologė ir pirmoji tyrimo autorė.
„Norime geriau suprasti, kaip galima optimizuoti eksperimentinius ir algoritmų pasirinkimus, kad būtų galima atlikti konkrečią užduotį, kuri gali padėti mokslininkams, kuriantiems šiuos algoritmus, taip pat žmonėms, kurie tik taiko šiuos algoritmus savo tyrimams. gali pasirinkti geriausią pagal savo tikslą ir savo ruožtu gali geriau interpretuoti rezultatus.”
Norėdami sužinoti, kuris algoritmas yra tiksliausias skirtingoms užduotims, Salcedo ir kiti UCLA tyrėjai subūrė pasaulinį konsorciumą. Ši grupė pradėjo septynerius metus trukusias pastangas, pavadintas ICGC-TCGA DREAM Somatic Mutation Calling – Tumor Heterogeneity and Evolution Challenge. Grupės visame pasaulyje naudojo debesų kompiuteriją, kad palygintų septynis skirtingus naviko evoliucijos aspektus, atlikdamos 12 061 analizę.
Analizuodamas šiuos duomenis, Salcedo nustatė, kad tik kelios naviko charakteristikos turėjo reikšmingos įtakos rekonstrukcijos algoritmų tikslumui. Nors kai kurie eksperimentiniai veiksniai, tokie kaip sekos nustatymo duomenų kokybė ir naviko grynumas, turėjo įtakos, algoritmo pasirinkimas buvo svarbesnis nei paties naviko ypatybės nustatant tikslumą.
Jie taip pat nenustatė, kad vienas algoritmas būtų geriausiai atliktas atliekant visas užduotis, o standartiniai kelių algoritmų derinimo metodai nepagerino tikslumo.
„Buvome nustebinti, kad pats algoritmas buvo toks svarbus“, – sakė UCLA Davido Geffeno medicinos mokyklos urologijos ir žmogaus genetikos profesorius Paulas Boutrosas, UCLA sveikatos Jonssono visapusiško vėžio centro vėžio duomenų mokslo direktorius ir vienas iš vyresniųjų. tyrimo autorius. „Tai suteikia tyrėjams tiesioginės praktinės įžvalgos apie tai, kaip jie verčia mokslinius tyrimus, klinikinius tyrimus ir galiausiai visiškai prognozuoja vėžio evoliucijos sudėtingumą.”
Kadangi skirtingi algoritmai geriausiai tinka skirtingoms subkloninės rekonstrukcijos užduotims, komanda pateikė internetinius įrankius, kad padėtų vartotojams pasirinkti tinkamiausią jų duomenų rinkiniams ir dominančiam klausimui.
Dabar komanda siekia išsiaiškinti, kur dabartinius metodus galima patobulinti, kad būtų geriau atspindėti vykstantys vėžio ląstelių pokyčiai ir būtų sukurti geresni vėžio evoliucijos simuliatoriai. Taip pat reikia gairių, kur reikalingos naujos dirbtinio intelekto pastangos, siekiant pagerinti gebėjimą įvertinti vėžio evoliuciją.
„Išskleisdami naviko dinamikos sudėtingumą taikydami naujoviškus skaičiavimo metodus, galime numatyti, kur vėžys vystysis”, – sakė Boutros. „Ir žinodami, kur jis pateks, galime sukurti gydymo būdus, kurie neleis vėžiui tapti mirtinu.”
Boutros taip pat yra UCLA Davido Geffeno medicinos mokyklos tyrimų prodekanas, UCLA Tiksliosios sveikatos instituto vėžio informatikos direktoriaus pavaduotojas ir Eli ir Edythe plataus regeneracinės medicinos ir kamieninių ląstelių tyrimų centro narys. . Kitas vyresnysis tyrimo autorius yra Peteris Van Loo iš MD Andersono vėžio centro. Kitas tyrimo bendraautoris yra Maxime'as Tarabichi iš Franciso Cricko instituto.