Компьютерный алгоритм поможет ученым обнаружить опасные раковые клетки

Новый метод поможет отыскивать самые агрессивные клетки злокачественной опухоли — именно те, что в наибольшей степени ответственны за ее рост, метастазы и устойчивость к лечению.

Медики из Стэнфордского университета показали, что количество генов, которые используются для построения молекул РНК, — надежный маркер "зрелости" клетки. Это открытие может значительно упростить поиск генов, ответственных за развитие рака.

Клетки, инициирующие развитие раковых опухолей, относятся к стволовым. Они могут развиваться и дифференцироваться в более развитые структуры, формируя ткани организма. Или же, если что-то пойдет не так, превратиться в раковые. По мере того, как стволовые клетки становятся более "взрослыми" и специализированными, они экспрессируют все меньше и меньше генов

"В настоящее время таргетная терапия направлена на конкретные гены или молекулы, подавляющее большинство которых может не быть специфичными для раковых стволовых клеток, — говорит Аарон Ньюман, один из авторов работы, опубликованной в Science. — Подобные методы обычно работают недолго. Но если есть возможность определить наименее дифференцированные клетки и затем искать специфичные для них маркеры, это уже не игра в угадайку".

Вместе со своими коллегами Ньюман объединил процессы подсчета экспрессируемых генов в клетках с измерением количества копий РНК, которые приходятся на один ген. На основе этих данных был создан компьютерный алгоритм под названием CytoTRACE, который способен определить степень зрелости клеток.

Данные различных подсчетов генов, полученные и визуализированные при помощи CytoTRACE / © CytoTRACE

Раковые опухоли могут содержать много миллионов клеток, в каждой из которых — тысячи генных мутаций. Большинство из этих клеток — дифференцированные и погибают естественным образом. Меньшая часть являет собой более опасные раковые стволовые клетки, инициирующие появление опухоли. Именно они ответственны за устойчивость к лечению, метастазирование и рецидивы. При помощи существующих методов такие клетки обнаружить сложно, но с помощью CytoTRACE найти их гораздо проще. Алгоритм, который анализирует данные обо всех РНК, синтезированных в одной клетке, может быстро повторить исследование, которое с использованием традиционных методов занимает годы.

"Способ, которым мы сейчас находим клеточные маркеры для раковых стволовых клеток, состоит в том, чтобы сделать обоснованные предположения о том, какие маркеры, вероятно, будут важны, а затем отсортировать эти клетки и отслеживать активность стволовых клеток, — говорит один из авторов статьи Майкл Кларк, который первым обнаружил раковые стволовые клетки в солидной опухоли. — CytoTRACE позволяет нам сначала найти стволовые клетки или клетки-предшественники, а затем посмотреть, какие уникальные маркеры у них есть".

В статье исследователи описывают использование алгоритма для данных по РНК в одной клетке трижды негативного рака молочной железы. Это заболевание опасно тем, что рост опухоли не зависит от тех биохимических путей, которые обычно являются мишенью для лечения. CytoTRACE не только идентифицировал известные маркеры раковых стволовых клеток, но также обнаружил маркер, который ранее не считался важным.

По словам Ньюмана, CytoTRACE способен революционизировать методы исследования стволовых клеток, связанных с другими заболеваниями. "Этот инструмент также может быть полезен при поиске способов лечения болезни Альцгеймера или других дегенеративных заболеваний, при которых потеря функции стволовых клеток может быть частью патологического процесса", — говорит ученый.