Bakalauro studentas atskleidžia genus, susijusius su agresyvia smegenų vėžio forma

The Groucho Marx Show: American Television Quiz Show - Door / Food Episodes (Liepa 2019).

Anonim

Kai Leland Dunwoodie, biochemijos bakalauras, kreipėsi į savo PI apie norą pradėti mokslinius tyrimus apie "kai kuriuos žmones" 2016 m. Pavasarį, jis neįsivaizdavo, kad būtų galima atrasti 22 genus, kurie yra susiję su glioblastoma, agresyviausia smegenų vėžio rūšis.

"Aš tikrai nesu atvykęs į Clemsoną, galvoju apie smegenų vėžio tyrimus", - sakė Dunwoodie. "Aš dirbu projekte su vynuogėmis ir kitais augalais. Aš pasakiau dr. Alexiui Feltui, kad norėjau daryti kai kuriuos žmones, ir jis sakė:" Tai kietas - pasirinkti organą ". "

Pasikonsultavęs su savo šeima, ar jis turėtų studijuoti smegenis ar širdį? - Dunwoodie nusprendė į smegenis, o ypač apie smegenų vėžį. Praėjusios vasaros stažuotės Van Andelio institute paskatino jo susidomėjimą vėžio tyrimais.

Anksčiau, praėjus dvejiems metams iki 2018 m. Sausio mėn. Paskelbto leidinio "Oncotarget" žurnale, "Dunwoodie" tyrimas yra pirmasis, apibūdinantis specifinius glioblastomos specifinius genų bendros išraiškos ryšius tarp 22 specifinių genų grupės.

Girdėję naujienas, nes liga, kuria kenčia senatorius John'as McCainas ir JAV viceprezidento Joe'o Bideno vėlai sūnus "Bea Bidenas", glioblastoma yra labai piktybinė ir būdinga jo mirtina. Glioblastomos pacientų vidutinė išgyvenimo trukmė yra tik 14, 6 mėnesio po diagnozės nustatymo.

"Kaip ir daugeliui kitų auglių, ligų ir sudėtingų savybių, glioblastomą kontroliuoja įvairūs genetiniai ir epigenetiniai veiksniai", - sakė D.Dunwoodie. "Jei vienas iš šių vėžio pagrindinių reguliatorių būtų vienas, sakyčiau:" Mes ketiname vartoti narkotikus ir kasmet sutaupysime milijonus gyvybių ", tačiau glioblastomoje vyksta daugiau dalykų nei mes dabar galime nustatyti ".

Tačiau glioblastomos sudėtingumas tinkamas moksliniams tyrimams profesoriaus Feltus'o sistemos genetikos laboratorijoje genetikos ir biochemijos katedroje, kur Dunwoodie yra studentas. Sistema genetika, kaip rodo laboratorijos pavadinimas, naudoja kompiuterizuotus ir matematikos metodus, skirtus analizuoti biologines sistemas, tokias kaip genai ir reguliavimo būdai.

Norėdami atrasti Dunwoodie pirmą kartą sukaupė duomenis iš dviejų internetinių viešųjų duomenų bazių apie genominę informaciją: "Cancer Genome Atlas" (TCGA) ir Nacionalinį biotechnologijos informacijos centrą (NCBI).

Iš TCGA buvo atsiųstos daugiau nei 2000 navikų išraiškos duomenų rinkinių, kiekvienas išsamiai paaiškina, kaip navikų ląstelės skiriasi nuo įprastų ląstelių genetiniame lygmenyje. Duomenys buvo įtraukti į penkis skirtingus navikų tipus, įskaitant tuos, kurie buvo šlapimo pūslės, kiaušidžių, skydliaukės, žemesnės kokybės gliomos ir glioblastomos vėžio atvejų.

2000 plius duomenų rinkiniai, kurių kiekvienas rodė maždaug 75 000 genų, vėliau buvo suskirstytas į genų ekspresijos matricą (GEM), lentelę, kurioje kiekybiškai išreiškiamas kiekvieno mėginio kiekvieno geno ekspresijos lygis. Pavyzdžiui, vienas iš TCGA ištrauktų genų, vadinamų LAPTM5, koduoja baltymą, kuris yra susijęs su kraujo kūnelių formavimu. Genų ekspresijos matricoje LAPTM5 buvo įvertintas pagal kiekvieną naviko tipą, kad būtų galima nustatyti, ar jis yra per aktyvus (per didelis ekspresas) arba nepakankamas (nepakankamai ekspresuotas) viename naviko tipui, palyginti su kitu, nurodant skaitmeninį reitingą. Vėliau tą patį taškų skaičiavimo procesą atlikdavo 74999 ląstelių genams per visus penkių navikų tipus TCGA duomenimis.

Siekiant palyginti, buvo sukurta atskira GEM, apimanti 210 000 genų iš 204 duomenų rinkinių iš NCBI duomenų bazės, įskaitant įprastus smegenų pavyzdžius, glioblastomos smegenų mėginius ir smegenų mėginius iš Parkinsono ligos pacientų. Ar "System Genetics Lab" absolventas Poehlman padėjo Dunwoodiei rengiant šiuos GEM.

Naudodamasis naujos "Feltus" sukurtos kompiuterinės programinės įrangos ir buvusio akušerio Stephen'io Ficklin'o, kuris šiuo metu yra Vašingtono valstijos universiteto docentas, "Dunwoodie" tada sugebėjo išversti GEM į du skirtingus genų bendrojo išraiškos tinklus (GCN), vaizdinį vaizdą duomenys, kuriuose pateikiama informacija apie tai, kaip genai sąveikauja tarpusavyje.

Programinės įrangos paketas, žinomas kaip "Knowledge Independent Network Construction" (KINC), yra naujas, nes jis nustato santykius tarp genų, be kurio mokslininkai turi atlikti bet kokią išankstinę analizę. Šis nepriklausomas nuo žinių metodas sumažina "triukšmo" kiekį - nuo laboratorinių protokolų ar natūralių ląstelių svyravimų, kurie gali apsisaugoti nuo genetinių sąveikų.

"Per du GCN radome 22 genų grupę, kuri buvo bendrai išreikšta vienu moduliu tiek" The Cancer Genome Atlas "tinkle, tiek NCBI smegenų tinkle", - sakė Dunwoodie. "Tarp dviejų tinklų buvo tik apie 70 genų, o 22 iš jų buvo toje pačioje modulyje - ta pati grupe bendrai išreikštų genų. Iš tiesų buvo lengva pastebėti dubliavimą."

Nors pagunda galvoti, kad genai, daugelis iš kurių veikia imuninėje sistemoje, maitina vienas kitą, kad paveiktų glioblastomą, Dunwoodie teigia, kad taip nėra.

"Sunku pasakyti, kad jie dirba kartu, nes tai yra koreliacijos. Taigi, jei asmuo A eina aštuonias mylias tą pačią dieną, kad asmuo B eina aštuonias mylias, tai nebūtinai reiškia, kad jie veikia kartu" Sakė Dunwoodie. "Labiau tikėtina, kad šie genai reguliuojami vienodai, ir tikriausiai yra keli dalykai, reguliuojantys juos, kuriuos šiuo metu negalime nustatyti".

Dar daugiau - šie 22 genai, lyginant glioblastomą ir neužkrečiamus mėginius, nustatė, kad glioblastoma yra daug stipresnė bendrojo išsiskyrimo lygis, o tai rodo ligai būdingą reguliavimo mechanizmą. Tą pačią išvadą nustatėme, lygindami glioblastomą su žemesnės klasės glioma, mažiau agresyviu smegenų vėžiu, o tai rodo, kad 22 gliams būdinga glioblastoma. Kitas pastebimas tyrimo išvada parodė, kad 22 genai yra labiau susiję su mezenchimos glioblastoma, skirtingu vėžio potipiu ir kad, kai genai yra labai išreikšti, jie sumažina išgyvenamumo laiką mesenchimos grupės pacientams.

Kaip ir tyrimo atveju, kai atsakant į vieną klausimą gaunama daugybė naujų klausimų, komandos tyrimas yra tik vienas žingsnis siekiant suprasti glioblastoma pathogenesis.

"Būtų malonu sužinoti, ką daro 22 genai", - sakė D. Dunwoodie. "Ar jie yra išreikšti aplinkinių imuninių ląstelių? Ar jie yra vėžio priežastis, ar jie yra vėžio poveikis? Ar vėžys plinta savo išraišką? Kodėl šie genai yra bendrai išreikšti ten ir ką jie daro yra klausimai, kurie yra" T buvo atsakyta ".

Dunwoodie - kuris planuoja lankyti medicinos mokyklą, kad taptų gydytojo informatika, - sako, kad sistemos Genetikos laboratorijoje išmokti įrankiai ir metodai ilgainiui taps jo karjera.

"Vėžio tyrimai yra įdomūs, nes tiek daug neįtikėtinų žmonių daro tiek daug neįtikėtinų dalykų, bet tai tik vienas lašas kibiras", - sakė Dunwoodie. "Mano nuomone, realus tikslas yra išgydyti pacientai. Leidžiamo paskelbimo popierius yra puikus, bet niekas iš karto nebuvo išgydytas dėl to, ir tai yra galutinis tikslas".