Un singolo numero aiuta gli scienziati biomedici di dati nell'individuazione delle cellule tumorali micidiali

Gli scienziati biomedici di dati alla scuola di medicina di Stanford University hanno indicato che il numero dei geni che una cella usa per preparare il RNA è un indicatore affidabile di come sviluppato la cella è, un'individuazione che potrebbe renderla più facile mirare ai geni cancerogeni.

Celle che il cancro iniziato è probabilmente cellule staminali, che sono celle difficili da trovare che possono riprodurrsi e svilupparsi, o differenziarsi, nel tessuto specializzato, quali interfaccia o il muscolo -- o, quando vanno a male, in cancro.

Ora, le terapie mirate a sono messe a fuoco sui geni specifici o sulle molecole, la vasta maggioranza di cui non può essere specifica alle cellule staminali del cancro. Queste terapie non funzionano solitamente per molto lungamente. Ma se potete identificare le celle meno-differenziate e poi cercare gli indicatori specifici a loro, non è più un gioco di ipotesi per trovare i geni per mirare a.„

Aaron Newman, PhD, assistente universitario di scienza biomedica di dati e un membro dell'istituto per biologia di cellula staminale e medicina a ricupero

L'individuazione dello studio è egualmente significativa perché identificare le cellule staminali di vari tipi del tessuto è un punto importante verso i tessuti del nocivi di o funzionanti male della rigenerazione.

Che cosa gli scienziati indicati è che poichè le cellule staminali sono differenziate e più simile alle celle adulte, esprimono meno e meno geni. Precedentemente, altri ricercatori avevano notato che questa correlazione e pensata potrebbe essere una coincidenza interessante. Ma Newman ed i suoi colleghi erano il primo da ordinare con migliaia di prove genetiche unicellulari nei database pubblici e provare questo reticolo era coerente ed affidabile.

Lo studente Gunsagar Gulati di MD-PhD e di Newman ha combinato la misura del numero dei geni espressi in una cella con la misura del numero delle copie del RNA create per gene come la base per un algoritmo del computer, CytoTRACE, destinato per determinare quanto le celle inerente allo sviluppo avanzate sono.

Un documento che descrive la ricerca sta pubblicando il 24 gennaio online nella scienza. Newman è l'autore senior. Gulati e Shaheen Sikandar, PhD, un istruttore all'istituto, condizione di scrittore del cavo dell'azione.

Le celle del tumore sono diverse

I tumori cancerogeni possono contenere molti milioni di celle, di cui ciascuno possono avere migliaia di mutazioni genetiche. Le celle in un tumore sono diverse. La maggior parte saranno celle differenziate che si estinguono naturalmente da sè, mentre relativamente poche sono le cellule staminali di cancro più pericolose, o tumore-iniziando le celle. Queste celle sono difficili da trovare e quindi caratterizzare duro facendo uso dei metodi correnti, ma ben più facile trovare con CytoTRACE.

“Come ricercatore del cancro, che cosa trovo il più emozionante è che questo strumento ci aiuta a trovare le celle d'inizio che lungamente sono state conosciute per essere responsabili della resistenza al trattamento, metastasi e ricaduta dopo il trattamento,„ Sikandar ha detto.

Michael Clarke, MD, uno degli autori del documento, era il primo ricercatore per identificare le cellule staminali del cancro in un tumore solido. Un professore di medicina a Stanford, Clarke ha detto quel CytoTRACE, che analizza i dati su tutto il RNA creato in un unicellulare, può ricapitolare rapidamente la ricerca che richiede gli anni facendo uso dei metodi tradizionali. “Il modo che corrente troviamo gli indicatori delle cellule per le cellule staminali di cancro è di fare le congetture istruite circa cui gli indicatori probabilmente saranno importanti, quindi ordineranno quelle celle e cercheranno l'attività della cellula staminale,„ ha detto Clarke, Karel H. e Avice N. Beekhuis professore nella biologia del Cancro e direttore associato dell'istituto per biologia della cellula staminale e medicina a ricupero.

I ricercatori possono esaminare relativamente pochi indicatori per volta, in modo da cattura molti ordinamento ed analisi ed alla fine, probabilmente riusciranno soltanto parzialmente nell'individuazione degli indicatori buoni delle cellule staminali che stanno cercando, ha detto. “Che CytoTRACE permette che noi facciamo è il primo trova le celle del progenitore o del gambo, quindi esamina che indicatori unici hanno su loro.„

Nell'articolo, i ricercatori descrivono facendo uso di CytoTRACE interrogare i dati unicellulari per cancro al seno triplo-negativo, un tipo del RNA di tumore che è più raro ma più pericoloso perché la crescita del tumore non conta sulle vie biochimiche che i medici mirano a solitamente per curare il cancro al seno. Non solo CytoTRACE ha identificato gli indicatori conosciuti delle cellule staminali del cancro, egualmente ha macchiato un indicatore che precedentemente non era stato stato probabilmente importante. “Gli assomigliare di questo un gene ha potenziale stupefacente come un terapeutico,„ Clarke ha detto.

Strumento potenziale per cercare altre cellule staminali malattia-collegate

CytoTRACE egualmente ha il potenziale di trasformare come i ricercatori cercano per le cellule staminali connesse con altre malattie, Newman ha detto. “Questo strumento potrebbe anche essere utile nell'individuazione dei trattamenti per i disordini quale Alzheimer o altre malattie degeneranti dove la perdita di funzione della cellula staminale potrebbe fa parte del trattamento di malattia,„ ha detto.

La medicina a ricupero, in cui il tessuto malato o nocivo è riparato con l'attività delle cellule staminali, richiede la capacità di isolare le popolazioni depurative delle cellule staminali specifiche ad un tessuto dato. Per ricrescere l'osso, il cuore o gli occhi, per esempio, ricercatori deve in primo luogo trovare le cellule staminali responsabili del ricrescere quegli organi. L'individuazione degli indicatori che sono specifici a queste cellule staminali normali è stata tanto come il procedimento per l'individuazione degli indicatori della cellula staminale del cancro, i ricercatori dicono - cioè, il prodotto delle congetture istruite, della fortuna e di molto lavoro in laboratorio. CytoTRACE ha potuto accorciare significativamente quel trattamento.

“Una delle motivazioni principali dietro sviluppare CytoTRACE era di creare uno strumento per rapido ed identificazione accurata delle cellule staminali in esseri umani,„ Gulati ha detto. “Ma un'altra domanda che importante speriamo di rispondere a è come i funzionamenti interni di un cambiamento delle cellule come la cella trasforma da uno stato ad un altro. Questa ricerca apre un intero nuovo viale della ricerca per studiare come i cambiamenti globali in espressione genica e struttura del DNA influenzano lo stato delle cellule.„

In generale, Newman ha detto, le manifestazioni di studio la potenza e la promessa di usando i grandi dati per avanzare biologia e medicina con ricerca del computer che complementa le scoperte fatte in laboratorio.

“Non sarebbe stato possibile riunire tutti questi dati nel nostro laboratorio, ma usando i database pubblici e facendo le domande di destra, è sempre più possibile fare le scoperte fondamentali nella biologia e medicina,„ ha detto.

Source:
Journal reference:

Gulati, G. S., et al. (2020) Single-cell transcriptional diversity is a hallmark of developmental potential. Science. doi.org/10.1126/science.aax0249.