Un único número ayuda a científicos biomédicos de los datos en encontrar a las células cancerosas mortales

Los científicos biomédicos de los datos en la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford han mostrado que el número de genes que una célula utiliza para hacer el ARN es un indicador seguro de cómo está convertido la célula es, el encontrar que podría hacerla más fácil apuntar genes cancerígenos.

Células que el cáncer iniciado es probablemente las células madres, que son las células del duro-a-hallazgo que pueden reproducirse y convertirse, o distinguir, en tejido especializado, tal como piel o músculo -- o, cuando van malos, en cáncer.

Ahora, las terapias apuntadas se centran en los genes o las moléculas específicos, la gran mayoría cuyo no puede ser específico a las células madres del cáncer. Estas terapias no trabajan generalmente para muy de largo. Pero si usted puede determinar las células menos-distinguidas y después buscar los marcadores específicos a ellos, es no más un juego de adivinanzas para encontrar los genes para apuntar.”

Aaron Newman, doctorado, profesor adjunto de la ciencia biomédica de los datos y pieza del instituto para la biología de célula madre y el remedio regenerador

El encontrar del estudio es también importante porque determinar a las células madres de diversos tipos del tejido es un paso importante hacia tejidos de dañados o que funcionan incorrectamente de la regeneración.

Cuál los científicos mostrados son que pues las células madres se distinguen y más bién las células adultas, expresan menos y menos genes. Previamente, otros investigadores habían notado que esta correlación y pensada le pudo ser una coincidencia interesante. Pero Newman y sus colegas eran el primer a clasificación con millares de pruebas genéticas unicelulares en bases de datos públicas y probar esta configuración era constante y seguro.

El estudiante Gunsagar Gulati de Newman y del Doctor en Medicina-Doctorado combinó la medición del número de genes expresados en una célula con la medición del número de copias del ARN creadas por gen como la base para un algoritmo de la computador, CytoTRACE, diseñado para determinar cómo son las células de desarrollo avanzadas.

Un papel que describe la investigación se está publicando el 24 de enero en línea en ciencia. Newman es el autor mayor. Gulati y Shaheen Sikandar, doctorado, instructor en el instituto, profesión de escritor del guía de la parte.

Las células del tumor son diversas

Los tumores cacerígenos pueden contener muchos millones de células, que pueden tener millares de mutaciones de gen. Las células en un tumor son diversas. La mayoría serán las células distinguidas que mueren fuera naturalmente en sus las propio, mientras que relativamente pocas son las células madres de cáncer más peligrosas, o tumor-iniciando las células. Estas células son duras de encontrar y por lo tanto de caracterizar difícilmente usando métodos actuales, pero lejos más fácil encontrar con CytoTRACE.

“Como investigador del cáncer, qué encuentro el más emocionante es que esta herramienta nos ayuda a encontrar las células de tumor-iniciación que se han sabido de largo para ser responsables de resistencia al tratamiento, metástasis y recaída después del tratamiento,” Sikandar dijo.

Michael Clarke, Doctor en Medicina, uno de los autores del papel, era el primer investigador para determinar a las células madres del cáncer en un tumor sólido. Un profesor de medicina en Stanford, Clarke dijo ese CytoTRACE, que analiza datos sobre todo el ARN creado en una célula, puede recapitular rápidamente la investigación que tarda años usando métodos tradicionales. “La manera que actualmente encontramos los marcadores de la célula para las células madres de cáncer es hacer las suposiciones informadas sobre las cuales los marcadores serán importantes, después clasificación esas células y buscarán probablemente actividad de la célula madre,” dijo Clarke, el Karel H. y Avice N. Beekhuis profesor en biología del cáncer y director adjunto del instituto para la biología de célula madre y el remedio regenerador.

Los investigadores pueden observar relativamente pocos marcadores al mismo tiempo, así que toma mucha clasificación y análisis, y en el extremo, serán probablemente solamente parcialmente acertados en encontrar los buenos marcadores de las células madres que están buscando, él dijo. “Qué CytoTRACE permite que hagamos es el primer encuentra las células del vástago o del progenitor, después observa qué marcadores únicos tienen en ellos.”

En el papel, los investigadores describen usando CytoTRACE para preguntar los datos unicelulares para el cáncer de pecho triple-negativo, un tipo del ARN de tumor que sea más raro pero más peligroso porque el incremento del tumor no confía en los caminos bioquímicos que los médicos apuntan generalmente para tratar el cáncer de pecho. No sólo CytoTRACE determinó marcadores sabidos de las células madres del cáncer, él también observó un marcador que no había sido sido previamente probablemente importante. De “los parecer este un gen él tienen potencial asombroso como terapéutico,” Clarke dijo.

Herramienta potencial para cazar a otras células madres enfermedad-conectadas

CytoTRACE también tiene el potencial de transformar cómo los investigadores cazan para las células madres asociadas a otras enfermedades, Newman dijo. “Esta herramienta podría también ser útil en encontrar los tratamientos para los desordenes tales como Alzheimer u otras enfermedades degenerativas donde la baja de la función de la célula madre pudo ser parte del proceso de la enfermedad,” él dijo.

El remedio regenerador, en el cual el tejido enfermo o dañado se repara con la actividad de células madres, requiere la capacidad de aislar las poblaciones purificadas de células madres específicas a un tejido dado. Para regrow el hueso, el corazón o los aros, por ejemplo, los investigadores debe primero encontrar a las células madres responsables de regrowing esos órganos. Encontrar los marcadores que son específicos a estas células madres normales ha estado como el proceso para encontrar marcadores de la célula madre del cáncer, los investigadores dicen - es decir, el producto de suposiciones informadas, de la suerte y de mucho trabajo en el laboratorio. CytoTRACE podía acortar importante ese proceso.

“Uno de los estímulos principales detrás de desarrollar CytoTRACE era crear una herramienta para rápido e identificación exacta de células madres en seres humanos,” Gulati dijo. “Solamente otra pregunta importante que esperamos contestar es cómo los funcionamientos internos de un cambio de la célula como la célula transforman a partir de un estado a otro. Esta investigación abre una nueva avenida entera de la investigación para estudiar cómo los cambios globales en la expresión génica y la estructura de la DNA influencian el estado de una célula.”

Total, Newman dijo, las demostraciones del estudio la potencia y la promesa de usar datos grandes para avance biología y el remedio con la investigación de la computador que complementa los descubrimientos hechos en el laboratorio.

“No habría sido posible recopilar todos estos datos en nuestro laboratorio, sino que usando bases de datos públicas y hacer las preguntas de la derecha, es cada vez más posible hacer descubrimientos fundamentales en biología y remedio,” él dijo.

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.