Машиннонавчений біомаркер визначає осіб із високим ризиком раку печінки

Дослідники під керівництвом Сянь-Ян Ціня з Центру інтегративних медичних наук в Японії розробили оцінку, яка передбачає ризик раку печінки. Дослідження, встановлює, що білок MYCN керує пухлиногенезом печінки, зокрема типом пухлин, виявлених у найбільш смертоносному підтипі раку печінки. Дослідження характеризує мікрооточення генів, які дозволяють надмірну експресію MYCN, і описує алгоритм машинного навчання, який використовує ці дані для прогнозування ймовірності розвитку пухлин у печінці без пухлини.

Актуальність проблеми раку печінки

Рак печінки, або гепатоцелюлярна карцинома, є причиною понад 800 000 смертей у всьому світі щороку. Рівень смертності дуже високий, оскільки рак часто залишається непоміченим до пізніх стадій і тому, що частота рецидивів становить від 70% до 80%.

Зв'язок MYCN з пухлиногенезом печінки

У надії відкрити вкрай необхідний метод, який точно передбачає печінку групи ризику до розвитку пухлин, Цинь і його команда вивчали білок під назвою MYCN.

Ген MYCN визнано причиною раку печінки, який розвивається з пошкодженої печінки, але як саме залишилося незрозумілим. Дослідники міркували, що якщо його надмірна експресія безпосередньо призводить до пухлиногенезу печінки, це буде ідеальним кандидатом як біомаркер і для подальшого вивчення. Щоб перевірити свою теорію, команда вперше використала систему транспозонів на основі гідродинамічної ін’єкції хвостової вени, щоб вставити MYCN (транспозон) у геном печінки миші. Тепер у них була мишача печінка, яка надмірно експресувала MYCN. Команда виявила, що коли вони використовували систему для надмірної експресії MYCN за допомогою завжди активного AKT, у 72% мишей розвинулися пухлини печінки протягом 50 днів.

Різноманітні тести показали, що ці пухлини мали всі характеристики гепатоцелюлярної карциноми людини. Пухлини не розвивалися при надмірній експресії того чи іншого з цих генів самі по собі.

Картування мікрооточення пухлини у мишей

Розуміння того, як ранні сигнали мікросередовища викликають пухлиногенез печінки, має вирішальне значення для розробки способів протидії цьому. Для характеристики мікросередовища дослідники звернулися до просторової транскриптоміки. Ця техніка показує, які гени вмикаються в тканині і де саме в тканині відбувається ця активність.

У мишачій моделі раку печінки, пов’язаного з метаболічною дисфункцією, дослідники використовували цей метод, щоб розглянути експресію генів з часом і за місцем розташування в міру розвитку пухлин печінки, зосереджуючись на тому, де MYCN зростає.

Вони виявили кластер зі 167 генів, які диференційовано експресувалися у вільних від пухлин ділянках печінки, які мали підвищений рівень MYCN. Вони назвали цей кластер «нішею MYCN».

Створення та тестування оцінки ніші MYCN

На основі даних просторової транскриптоміки миші дослідники потім розробили модель машинного навчання, яка може взяти характеристики даного шаблону експресії генів і вивести оцінку, яка вказує, чи відповідає вона ніші MYCN. Модель може зробити це з точністю 93%.

Потім розраховували оцінку ніші MYCN для наборів даних гепатоцелюлярної карциноми людини. Пацієнти з вищими нішевими показниками MYCN показали більший ризик рецидиву пухлини та гірші клінічні результати. Цей зв’язок був сильнішим, коли оцінка була отримана з непухлинної тканини, ніж з пухлинної тканини. Таким чином, оцінка є доказом концепції просторового біомаркера, який прогнозує прогноз на основі мікросередовища, яке сприяє утворенню пухлини.

Коментарі авторів та перспективи

«Ми розробили клінічно дієву стратегію ідентифікації пацієнтів із високим ризиком шляхом профілювання експресії генів у непухлинній тканині печінки», — пояснює Цінь.

«Інтегруючи просторову транскриптоміку з машинним навчанням, ми встановили оцінку ніші MYCN, яка передбачає ризик рецидивів і виявляє передракові мікросередовища, схильні до пухлиногенезу печінки de novo»

«У майбутньому ми прагнемо ще більше проаналізувати біологічні механізми, охоплені балами просторових ознак, отриманими за допомогою машинного навчання, і визначити, як створюються та підтримуються середовища, що сприяють раку». 

ДЖЕРЕЛО: medicalxpress

На платформі Accemedin багато цікавого! Аби не пропустити — підписуйтесь на наші сторінки! Facebook. Telegram. Viber. Instagram.