Хронический миелоидный лейкоз мазок. Paulo Henrique Orlandi Mourao через Википедия., CC BY-SA

Функция здоровых клеток зависит от хорошо организованной активности генов. Благодаря фантастически сложной сети взаимодействий вокруг генов 30,000 сотрудничают, чтобы поддерживать этот деликатный баланс в каждом из 37.2 триллионов клеток в человеческом теле.

В широком смысле, рак является нарушением этого баланса генетическими изменениями или мутациями. Мутации могут вызывать чрезмерную активацию генов, которые обычно обусловливают деление клеток, или инактивацию генов, которые подавляют развитие рака. Когда мутированная клетка делит, она передает мутацию вплоть до ее дочерних клеток. Это приводит к накоплению неработающих аномальных клеток, которые мы признаем раком.

Наша лаборатория фокусируется на понимании того, как один конкретный рак - хронический миелоидный лейкоз или CML - работает. Каждый год больше, чем пациенты 700 в Великобритании - и за 100,000 во всем мире - диагностируется ХМЛ. После последних достижений, Почти 90% пациентов в возрасте до 65 теперь выживают более пяти лет.

Но у подавляющего большинства пациентов ХМЛ в настоящее время неизлечима, и пожизненное лечение означает, что пациенты должны жить с побочными эффектами и шансом на лекарственную устойчивость. С увеличением числа выживших пациентов с ХМЛ (и стоимость лечения между £ 40,000 и £ 70,000 на пациента в год), повышение нагрузки на медицинские услуги.

Одна мутация

CML, возможно, уникален в раковых заболеваниях тем, что одна мутация, названная BCR-ABL, лежит в основе биологии болезни. Эта мутация происходит в одном лейкемическая стволовая клетка, но затем распространяется по всей крови и костному мозгу, когда клетки лейкемии захватывают и блокируют здоровый процесс производства крови. Наличие BCR-ABL влияет на активность тысяч генов, в свою очередь, предотвращая выполнение этих клеток нормальной функцией клеток крови.

Наркотики которые специально нейтрализуют аберрантные эффекты этой мутации, были введены в клинику с ранних 2000. Эти препараты произвели революцию в лечении пациентов с ХМЛ. Многие из них теперь могут жить относительно нормальной жизнью, и их лейкемия находится под хорошим контролем.

Но пока эти препараты убивают более зрелые дочерние клетки изначально мутированной лейкемической стволовой клетки, они не полностью оправдали свое первоначальное биллинг как «волшебные пули» в борьбе с раком. Это связано с тем, что исходная «семенная» популяция лейкозных стволовых клеток избегать терапии, лежащий бездействующий в костном мозге стимулировать новый рост рака, когда лечение прекращается.

Чтобы действительно вылечить ХМЛ, мы должны разоблачить, понять внутреннюю работу и искоренить стволовые клетки лейкемии. И для этого нам нужно больше узнать о них. Как они выживают в лечении, которое так легко убивает их более зрелых коллег? Какие чрезмерные или инактивированные гены защищают их?

Мы считаем, что ответы на эти вопросы лежат в анализе биологических «больших данных». Технологии генома теперь позволяют ученым измерять активность (или «экспрессию») каждого гена в геноме одновременно, в любой данной популяции клеток или даже на уровне одной клетки. Сравнение данных экспрессии, полученных из стволовых клеток лейкемии с теми же данными, полученными из здоровых стволовых клеток крови, выявит отдельные гены или сети генов, потенциально предназначенных для борьбы с лейкемией.

Большие данные для спасения

В проекте, финансируемом Bloodwise и Фондом шотландского рака, мы создали LEUKomics, Этот онлайн-портал данных объединяет множество данных экспрессии генов CML из специализированных лабораторий по всему миру, включая наши собственные в Университете Глазго.

Нашим намерением является устранение узкого места, связанного с большим анализом данных в CML. Каждый набор данных подвергается ручным проверкам качества, и все необходимые вычислительная обработка для извлечения информации о экспрессии генов. Это обеспечивает немедленный доступ и интерпретацию данных, которые ранее не были бы легко доступны для ученых или клиницистов без обучения в специализированных вычислительных подходах.

Объединение этих данных в единый ресурс также позволяет проводить масштабные, интенсивные вычислительные исследования биоинформатики (специалисты по анализу больших данных в биологии). С вычислительной точки зрения тот факт, что CML вызван одной мутацией, делает ее привлекательной моделью болезни для стволовых клеток рака. Однако существующие наборы данных, как правило, имеют небольшие номера образцов, что может ограничить их потенциал.

Чем больше образцов доступно, тем выше вероятность обнаружения тонких изменений, которые могут иметь решающее значение для биологии раковых стволовых клеток. Объединив все глобально доступные наборы данных CML, мы значительно увеличили размер выборки с двух до шести на набор данных до более 100. Это дает беспрецедентную возможность анализировать данные экспрессии генов, чтобы выявить основные механизмы этого заболевания.

Начиная с марта 2017, портал работает в общественном достоянии. Мы планируем совершить поездку по Шотландии и присутствовать на международных конференциях, нацеленных на обучение исследователей тому, как лучше всего использовать этот новый ресурс. В конечном счете, мы надеемся, что этот инструмент приведет к новым идеям и подходам и привлечет больше средств в борьбе с ХМЛ. И хотя мы продолжаем расширять наше представление данных CML в реальном времени из исследовательских центров по всему миру, мы также планируем начать использовать данные других типов лейкемии.

В последние годы целенаправленная терапия стала чрезвычайно важно в исследованиях рака. Предоставляя эти данные исследовательскому сообществу CML в рамках LEUKomics, мы надеемся мобилизовать новые исследования на лейкозные стволовые клетки, вызывающие рак, и в конечном итоге разработать методы лечения, нацеленные на них, не затрагивая здоровые клетки. Наша база данных обеспечивает критический шаг в этом процессе.

Об авторе

Лорна Джексон, кандидат наук (Исследовательский центр лейкемии Пола О'Гормана), Университет Глазго и Лиза Хопкрофт, научный сотрудник (Институт онкологических наук), Университет Глазго

Эта статья изначально была опубликована в Беседа, Прочтите оригинал статьи.

Книги по этой теме

at Внутренний рынок самовыражения и Amazon