I et boost til kræftforskning, Princeton har forskerne opfundet en hurtig og pålidelig metode til at identificere ændringer i kromosomer, der opstår, når cellerne bliver ondartede. Teknikken er med til at vise, hvordan cellerne ændre deres egen genetiske sammensætning, og kan give kræft behandlinger, der skal skræddersys mere præcist til en patients sygdom.
Kræftceller er kendt blandt biologer for deres bemærkelsesværdige evne til at deaktivere nogle gener og overforbrug andre, så deres ukontrolleret vækst i tumorer. Den mest aggressive af disse fordrejninger opstår, når celler slette eller formere bidder af deres egne kromosomer. Celler kan ganske enkelt klip strenge af gener fra kromosom, eller lave mange ekstra kopier af strengen og sætte det ind i kromosomet.
Indtil nu har forskerne ingen rutinemæssig måde at registrere disse ændringer, bortset fra til meget store sletninger eller tilføjelser. At finde små, men vigtige tilføjelser til eller kromosomer krævede omhyggelige, gen-by-genet søgninger. Ved at kombinere datalogi og biologi, Princeton opfundet videnskabsmand Olga Troyanskaya, kandidatstuderende Chad Myers og andre kolleger en metode til hurtigt at analysere et helt genom - alle de gener, der er indeholdt i en celle - og producere en pålidelig liste over kromosom sektioner, der er blevet enten slettes eller tilføjes.
"Problemet svarer til at finde stavefejl i en meget stor bog skrevet i et sprog, du ikke helt forstår," sagde Troyanskaya, en assisterende professor i Institut for Datalogi og Lewis-Sigler Institute for Integrative Genomics . "Alt hvad du ved, er nogle generelle regler for grammatik og syntaks. Det ville tage dig år at gøre i hånden, og det er endda meget hårdt med en computer."
Troyanskaya og Myers startede med data fra genomik-redskaber, som identificerer tusindvis af gener på én gang og vise, hvor aktivt de bliver brugt. De brugte avancerede statistiske teknikker til at analysere disse data og præcist registrere sletninger og tilføjelser - nogle så små som fire eller fem gener - blandt titusinder af gener.
Opfyldelsen illustrerer værdien af det tværfaglige miljø fremmes ved at Lewis-Sigler Institut for Integrativ Genomics, sagde Troyanskaya. "For denne form for problem, du har brug for folk, der forstår datalogi, statistik og biologi," sagde hun. "Ingen af parterne kunne gøre det alene."
Deres resultater vil blive offentliggjort i en kommende udgave af tidsskriftet bioinformatik og blev indsendt til tidsskriftets hjemmeside 29. juli. Troyanskaya og Myers skrev papiret i samarbejde med Lewis-Sigler stipendiat Maitreya Dunham og professor i elektroteknik Sun-Yuan Kung.
Forskerne anvendte deres teknik til at gærceller såvel som menneskelige brystkræft celler og fundet mange hidtil ukendte tilføjelser og udeladelser. Resultaterne understøtter en idé foreslået af nogle biologer, at kromosom tilføjelser og udeladelser er mere udbredt end hidtil antaget.
"Hvis en celle virkelig ønsker at ændre sin adfærd drastisk - hvis det er en kræftcelle eller noget har forandret sig i sit miljø - den hurtigste måde er bare at forstærke eller slette en luns af kromosom," sagde Troyanskaya. "Vi havde brug for en måde at identificere disse sletninger og uddyber meget præcist."