Алгоритмы раскрывают скрытые генетические потери и преимущества рака

Алгоритмы раскрывают скрытые генетические потери и выгоды рака
Принстонские компьютерные ученые разработали новые методы, которые позволяют исследователям более точно определять потери или дублирование хромосом в раковой ткани. Фото: Томас Рид, Центр исследования рака NCI, Национальный институт рака, Национальные институты здравоохранения.

Понимание конкретных мутаций, вызывающих различные формы рака, имеет решающее значение для улучшения диагностики и лечения. Но ограничения в технологии секвенирования ДНК затрудняют обнаружение некоторых основных мутаций, часто связанных с раком, таких как потеря или дублирование частей хромосом.

Теперь методы, разработанные учеными-компьютерщиками Принстона, позволят исследователям более точно идентифицировать эти мутации в раковой ткани, давая более четкую картину эволюции и распространения опухолей, чем это было возможно раньше.

Утрата или дупликация хромосом, как известно, происходит в большинстве солидных опухолей, таких как опухоли яичников, поджелудочной железы, груди и простаты. По мере роста и деления клеток сбои в процессах копирования и разделения ДНК также могут приводить к делеции или дублированию отдельных генов в хромосомах или к дублированию всего генома клетки — всех 23 пар хромосом человека. Эти изменения могут активировать гены, способствующие развитию рака, или инактивировать гены, подавляющие рост рака.

«Они сами по себе являются важными движущими силами рака, и они взаимодействуют с другими типами мутаций при раке», — сказал Бен Рафаэль, профессор компьютерных наук, который стал соавтором исследований с Симоной Заккарией, бывшей научный сотрудник постдокторского исследования в Принстоне.

Хотя медицинская наука признала мутации критическими составляющими развития рака, выявить эти потери или дупликации в хромосомах сложно с помощью современных технологий. Это потому, что технологии секвенирования ДНК не могут считывать целые хромосомы от начала до конца. Вместо этого технологии позволяют исследователям упорядочивать фрагменты хромосомы, из которых они собирают картину всей цепи. Слабость этого метода заключается в том, что он не позволяет легко определить пробелы в цепи ДНК или области дупликации.

Чтобы решить эту проблему, Рафаэль и Заккария создали новые математические инструменты, которые позволяют ученым искать в огромной коллекции фрагментов ДНК и определять, есть ли недостающие части или дубликаты. Алгоритмы, получившие название HATCHet и CHISEL, подробно описаны в отдельных публикациях 2 сентября в журналах Nature Communications и Nature Biotechnology.

«Все клетки, которые вы секвенируете, происходят из одного и того же эволюционного процесса, поэтому вы можете объединить последовательности таким образом, чтобы использовать эту общую информацию», — сказал Заккария, который скоро начнет работать в качестве главного научного сотрудника в университете. Колледж Лондонского института рака и приглашенный научный сотрудник Лондонского института Фрэнсиса Крика.

«Реальность такова, что технология секвенирования ДНК в отдельных клетках имеет ограничения, и алгоритмы помогают исследователям преодолеть эти ограничения», — сказал Рафаэль. «В идеале и технологии секвенирования, и алгоритмы будут совершенствоваться одновременно».

Исследовательская группа Рафаэля неоднократно сотрудничала с исследователями рака, которые начали применять алгоритмы HATCHet и CHISEL к последовательностям из различных типов образцов пациентов и экспериментальных моделей./p>

Похожие новости

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *