Omprogrammering af kræftceller med BENEIN’s algoritmer

Kilde:

Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion (Willey Advanced Science), Udgivet december 2024.

FB opslag (Mc.Lellands gruppe, Facebook) (d. 17.01.25)

Resumé af undersøgelsen

Cellers udvikling styres af komplekse lag af genregulering, hvor forskellige regulatorer ændrer geners aktivitet. At identificere de overordnede regulatorer (“master regulators”) i denne proces har været en udfordring.

Denne artikel præsenterer BENEIN, et computerprogram, der analyserer data fra enkeltceller for at kortlægge genregulering. Ved at bruge BENEIN på data fra menneskets tyktarm, identificerede forskerne tre “master regulatorer” (MYB, HDAC2 og FOXA2).

Hæmning af disse gener får tarmkræftceller til at udvikle sig til normale tarmceller, hvilket bekræftes i laboratorie- og dyreforsøg.

Selve undersøgelsen

Resume af:

Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion

Denne forskningsartikel præsenterer BENEIN, en ny beregningsmæssig metode til at identificere og manipulere de gener, der styrer cellers differentiering, med det formål at få kræftceller til at vende tilbage til en normal, ikke-sygdomsfremkaldende tilstand.

BENEINs funktionalitet

BENEIN tager udgangspunkt i data fra enkeltcelle-RNA-sekventering (kortlægger genaktivitet i enkeltceller), der giver et detaljeret billede af genekspression (genernes aktivitet i celler) i individuelle celler. Programmet analyserer disse data for at:

• Rekonstruere gen-regulerende netværk: BENEIN identificerer de komplekse interaktioner (gensidig påvirkning) mellem gener, der styrer cellens funktioner. Disse interaktioner visualiseres som et netværk, hvor generne er “knuder”, og forbindelserne mellem dem repræsenterer regulerende påvirkninger.

• Identificere “master regulatorer”: BENEIN udpeger de gener i netværket, der har den største indflydelse på cellens differentiering. Disse gener fungerer som “kontrolknapper”, der kan manipuleres for at ændre cellens udvikling.

Baggrund

Kræft opstår, når celler mister evnen til at differentiere sig (ændre funktion) korrekt og i stedet begynder at dele sig ukontrolleret. “Cancer reversion” er en ny tilgang til kræftbehandling, der sigter mod at genoprette cellernes normale differentieringsprogram og dermed stoppe kræftens vækst.

Studiemetoder

Forskerne udviklede BENEIN, et computerprogram der anvender en kombination af avancerede algoritmer til at:

• Analysere enkeltcelle-RNA-sekventeringsdata: BENEIN behandler data fra enkeltceller for at få et detaljeret billede af, hvilke gener der er aktive i hver celle.

• Rekonstruere genregulerende netværk: BENEIN kortlægger de komplekse interaktioner mellem gener, der styrer cellers funktioner. Disse interaktioner visualiseres som et netværk, hvor generne er “knuder”, og forbindelserne mellem dem repræsenterer regulerende påvirkninger.

• Identificere “master regulatorer”: BENEIN udpeger de gener i netværket, der har den største indflydelse på cellens differentiering (evne til at ændre sig).

Hovedresultater

Identifikation af “master regulatorer” i tarmkræft

Ved at anvende BENEIN på data fra menneskets tyktarm, identificerede forskerne tre “master regulatorer” (MYB, HDAC2 og FOXA2), der spiller en afgørende rolle i differentieringen af tarmceller.

Hæmning af generne inducerer differentiering

I laboratorieforsøg viste det sig, at hæmning af disse tre gener fik kræftceller fra tyktarmen til at differentiere (ændre) sig til normale tarmceller.

Synergistisk effekt

Hæmning af alle tre gener samtidig havde en langt større effekt end hæmning af hvert gen individuelt.

Undertrykkelse af kræftvækst

Denne ændring i cellernes identitet førte til undertrykkelse af kræftcellernes vækst, både i laboratorieforsøg og i forsøg med mus.

“Master regulatorernes” rolle

Central placering i netværket

Analyse af det genregulerende netværk viste, at de tre gener (MYB, HDAC2 og FOXA2) er placeret øverst i netværkets hierarki. Dette betyder, at de har en direkte og omfattende indflydelse på mange andre gener i cellen.

“Canalizing”-effekt

De tre gener har en “canalizing”-effekt, hvilket betyder, at de kan “låse” andre gener i en bestemt tilstand, uanset påvirkninger fra andre gener i netværket.

BENEINs potentiale

Generaliserbarhed

Forskerne demonstrerede BENEINs alsidighed ved at anvende programmet på data fra muse-hippocampus, hvor det identificerede tre andre “master regulatorer” (Tcf4, Klf9 og Etv4), der er kendt for at spille en central rolle i differentieringen af nerveceller.

Betydning og perspektiver

Denne forskning åbner for nye muligheder inden for kræftbehandling. BENEIN kan potentielt bruges til at identificere “master regulatorer” i forskellige kræfttyper og dermed bane vejen for nye behandlingsstrategier, der sigter mod at “omprogrammere” kræftceller i stedet for at dræbe dem.

Yderligere pointer fra artiklen

• Artiklen indeholder detaljerede beskrivelser af BENEINs algoritmer og metoder.
• Forskerne diskuterer begrænsninger ved BENEIN og fremhæver behovet for yderligere forskning.
• Artiklen indeholder omfattende data og analyser, der understøtter forskningsresultaterne.

Konklusion

Denne forskning introducerer BENEIN, et lovende nyt værktøj til at identificere og manipulere de gener, der styrer cellers differentiering.

Ved at anvende BENEIN kan man potentielt udvikle nye behandlingsstrategier mod kræft, der sigter mod at “omprogrammere” kræftceller til at vende tilbage til en normal, ikke-sygdomsfremkaldende tilstand.

Samtidig må disse behandlingsmetoder formodes at have væsentligt færre bivirkninger end den konventionelle behandling der anvendes i dag.

Reference:

Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion (Willey Advanced Science, af Jeong-Ryeol Gong, Chun-Kyung Lee, Hoon-Min Kim, Juhee Kim, Jaeog Jeon, Sunmin Park, Kwang-Hyun Cho), Udgivet december 2024.

FB opslag (Mc.Lellands gruppe, Facebook) (d. 17.01.25)

(til menu)

Links

Control of Cellular Differentiation Trajectories for Cancer Reversion (Research Gate)

Siden oprettet:

d. 18.01.25

❤

Hvad du læser på Jeg har Kræft er ikke en anbefaling. Søg kompetent vejledning.