Ein neues KI-system ermöglicht die Entdeckung eines neuartigen Rolle der ‚Geruch-sensing‘ – Gene bei Darmkrebs

Ein neues KI-system ermöglicht die Entdeckung eines neuartigen Rolle der 'Geruch-sensing' - Gene bei Darmkrebs

Menschen haben rund 400 olfaktorischen ‚Geruch-sensing‘ – Gene – die größte genfamilie im Menschen–, die eingeschaltet in der Nase und andere Teile des Körpers, die es uns ermöglicht zu riechen mindestens eine Billion verschiedene Gerüche. Bis jetzt ist die Rolle, die diese olfaktorischen Gene außerhalb der Nase ist weitgehend unbekannt.

Eine aktuelle Studie, publiziert in „Molecular Systems Biology“, verwendet mehrere Schichten von künstlicher Intelligenz (AI) um diese zu identifizieren Gene, die in der organisation von Darmkrebs-Zellen. Dabei zeigte sich, dass Geruch-sensing-Gene können dazu beitragen, dieses Krebs-assoziierten Prozessen zusammen mit den wichtigsten Darmkrebs-Gene markiert und Ihre potenzielle Rolle in der Verbreitung der Krankheit und die Prognose.

Die Entdeckung ermöglichte die Entwicklung eines innovativen KI-system, genannt Wissens-und Kontext-driven Machine Learning (KCML), die es ermöglicht, Forscher zu studieren-Mikroskopie-Aufnahmen im detail zu verstehen, mehr über die Funktion von Genen im Kontext. KCML hat zuerst angewendet worden, um Darmkrebs, aber ist allgemein anwendbar bei anderen Krankheiten auch.

Die Forscher verwendeten computer-vision-Algorithmus zum erkennen von Veränderungen in der Zelle Auftritt und die organisation. Der Algorithmus gefüttert wurde Informationen aus der Roboter-Mikroskopie, in Zusammenarbeit mit Forschern von der Universität Zürich, zum Bild von Millionen von colon-Krebs-Zellen. Durch die Reduzierung der expression des ‚riechen‘ Gene in diese Zellen, Sie waren in der Lage zu verstehen, mehr über die Rolle, die Sie spielen, die in der Krebsentstehung.

Ausdruck ist, wenn Gene aktiviert werden, die Produktion von bestimmten Proteinen und Molekülen. Forscher in dieser Studie festgestellt, dass die Verringerung der expression von Geruch-sensing-Gene bei Darmkrebs-Zellen, ein Prozess, bekannt als Störung, können Zellen hemmen die Ausbreitung, möglicherweise indem er sich der Fähigkeit der Zellen, sich zu bewegen. Das gleiche Verhalten beobachtet man auch in der Störung von wichtigen Krebs-Gene.

Dr. Heba Sailem, Sir Henry Wellcome, Research Fellow am Institut für Biomedizinische Technik in Großbritannien, einem Hauptautor der Studie, erklärt: “Mit all diesen großen imaging-Daten, haben wir ein leistungsfähiges Mittel, um besser zu verstehen, wie jedes einzelne gen trägt, um Krebs Zelle Verhalten. Ich habe entwickelt ein KI-system, das geleitet wird durch die Vorherige Kenntnis der gen-Funktion, die uns erlaubt, viel mehr zu lernen aus diesen Daten, als möglich wäre, mit den bestehenden Methoden.“

“Wenn Menschen sehen, bei komplexen Szenen interpretieren Sie die Bilder im Lichte Ihrer bisherigen Erfahrungen und visueller Erinnerungen (Vorkenntnisse). Jedoch, Computer nur sehen Sie Bilder wie eine große matrix von zahlen, werden Sie nicht sehen, Formen und Strukturen. Computer vision ist es, über die Ausbildung den computer, um zu sehen, was der Mensch sehen kann. Durch AI, sind wir in der Lage, zu erkennen, wie-drehen-Gene aus auf die Merkmale, shape und Struktur von Zellen und Gewebe. In der Regel ist es ein sehr langwieriger Prozess ist, für den Menschen zu interpretieren zahlen aus tausenden von Bildern besteht, die jeweils mit tausenden von Zellen. Computer vision erreichen kann, dass in ein paar Tagen“, fügte Sie hinzu.

Dr. Sailem hat die Arbeit konzentriert sich auf die Untersuchung von Zellen in Kultur, und der nächste Schritt wird sein, die Verknüpfung dieser Erkenntnisse in realen Patientendaten. Sie ist auch daran interessiert, bewerben Sie AI-Modell zur Untersuchung des Verhaltens von Genen in verschiedenen Krebsarten, einschließlich Prostata -, Brust-und Lungenkrebs.

WARUM ES WICHTIG IST

Darmkrebs ist die dritthäufigste Krebserkrankung in Großbritannien und die zweithäufigste Ursache der durch Krebs verursachten Todesfälle.

Professor Mark Lawler, Stuhl in translational cancer genomics Centre for Cancer Research and Cell Biology, Queen ‚ s University Belfast und Darmkrebs UK medical advisor, begrüßte die Anwendung des neuen KI Modells in kolorektalen Krebs, kommentiert die Studie zeigte, dass die „macht der Daten in enthüllt neuer Mechanismen“.

“Eine der größten Herausforderungen bei der Darmkrebs Metastasen. Dies ist der Punkt, an dem die meisten Patienten sterben. Etwas, das erzählt uns mehr darüber und vielleicht gibt an, wie diese gesteuert werden kann, ist sehr vielversprechend“, fügte er hinzu.

Dr. Sailem erklärt: “Krebs ist nicht eine Krankheit – es kann klassifiziert werden in vielen Krankheiten, die je nach Gewebe-Typ und Herkunft. Wir können Zellen von krankem Gewebe und schauen, was die Gene in diesen Zellen zu tun. Dann können wir Gene identifizieren, um Ziel für die Therapie – oder die Gene, für die zielgerichtete Therapien existieren bereits.“

DER GRÖßERE TREND

KI und maschinelles lernen wird zunehmend verwendet, um die Beschleunigung der Entwicklung von gezielten Therapien bei Krebs-und anderen Erkrankungen, mit führenden Technologie-und Pharma-Unternehmen bilden hohe-Profil-Partnerschaften in den letzten Monaten.

Eine solche Zusammenarbeit zwischen Novartis und Microsoft wurde angekündigt, im Oktober zu verwandeln Medizin mit AI. Vas Narasimhan, CEO von Novartis, sagte, “Als Novartis setzt er sich in einen konzentrierten Arzneimittel-Unternehmen, angetrieben durch die erweiterte Therapie-Plattformen und data science, Allianzen wie dies wird uns helfen, liefern auf unser Ziel zu reimagine Medizin zu verbessern und zu erweitern Leben. Pairing unsere Tiefe Kenntnis der menschlichen Biologie und Medizin mit Microsoft die führende expertise in AI verwandeln konnte-die Art, wie wir entdecken und entwickeln Medikamente für die Welt.“

AUF DER PLATTE

Professor Tim Maughan, professor für klinische Onkologie an der Universität von Oxford und Berater für Darmkrebs UK, sagte Dr. Sailem Studie verbunden mit seiner eigenen Forschung in, wie Zellen in Tumoren „reden“ miteinander.

Er sagte: “Was Sie sagen zueinander ist bestimmt durch molekulare make-up, aber auch durch das Gespräch zwischen den Zellen. Die Form, dass die Zellen, die Art, wie Sie organisiert sind, die Distanz, die Sie getrennt sind, wie nah die Immunzellen gelangen in den Krebs, ist alles ein Ergebnis des Gesprächs zwischen den verschiedenen Zelltypen innerhalb eines Krebs“

„Dr. Sailem in dieser Studie hat herausgefunden, dass neben der Identifizierung ganz neue Gene, die wichtig sind im Darm, der Krebs, hat Sie auch aufgeschnappt, dass die Gene, die Teil der olfaktorischen Geruch-system-spielen ein Teil von diesem Gespräch.“

Kommentierte die Forschung, Professor Lawler sagte: “Es ist etwas, zu sagen über, warum gibt es riech-Gene, die in anderen teilen des Körpers und wie Sie möglicherweise reagieren auf das mikrobiom im Darm. Es wird interessant sein zu sehen, was regt diese Gene zu regulieren oder unten regulieren, in Ihrer Umgebung. Von dort aus können wir in der Lage sein, zur Identifizierung wichtiger Biomarker.“

Er fügte hinzu: “Big data für eine bessere Gesundheit Sinn macht. Sie können diese Daten verwenden, um Leben zu verändern, diagnostizieren, Patienten früher, entwickeln eine bessere Behandlung und eine Verbesserung der Lebensqualität und vor allem die Daten können wirklich Leben retten.“

Für mehr Informationen über Darmkrebs gehen www.bowelcanceruk.org.uk.