Ученые автоматизировали поиск генетических мишеней при лечении рака толстой кишки

Группа российских ученых разработала математический алгоритм, способный за несколько часов найти слабые места в защите клеток опухоли, которые выживают после химиотерапии и запускают рецидивы рака кишечника. Разработчики надеются, что подобный цифровой «навигатор» заменит месяцы лабораторных исследований и поможет в создании лекарств, действующих прицельно, пишет «Ъ».

Ежегодно в мире диагностируется более 1,9 млн случаев рака толстой и прямой кишки, из которых более 900 тыс. приводят к смерти, делая его второй по смертности онкологической причиной. Ученые ищут способы повысить эффективность препаратов.

Российские специалисты применили математический алгоритм, чтобы заменить долгие лабораторные исследования. Он за несколько часов выявляет генетические мишени для целенаправленного уничтожения раковых клеток в прямой и толстой кишке. Знание этих скрытых молекулярных уязвимостей важно для создания лекарств нового поколения, способных остановить размножение устойчивых клеток, которые раньше медики просто не могли вычислить.

Главная коварность колоректального рака заключается в его способности приспосабливаться к лечению. Во время стандартной химиотерапии основная масса опухолевых клеток погибает, однако внутри новообразования всегда остаются самые стойкие клетки, которые изначально не воспринимают терапию. Они начинают активно перестраивать свою работу и продолжают размножаться, формируя новую, еще более агрессивную опухоль.

Для полного излечения лекарство должно действовать целенаправленно — поражать те гены, которые оставшиеся клетки используют для защиты и размножения. Однако в геноме человека содержатся тысячи генов, и искать нужную мишень вручную в лаборатории — трудоемко и долго.

Предложенный алгоритм решает эту задачу с помощью системы цифровых фильтров, которые быстро анализируют большой массив биологических данных. Алгоритм просматривает огромную карту из 17 тысяч точек, где молекулы рака соприкасаются с ДНК, отсекает зоны, где не меняется активность генов, и сопоставляет остаток с теми, которые усиливают защиту опухоли. Во время экспериментов программа за несколько часов отсеяла тысячи ложных вариантов и выдала список всего из 12 генов-мишеней, которые рак потенциально использует для выживания.

Надежность математического метода подтвердилась тем, что система самостоятельно вычислила среди этих 12 позиций ген TOP1. Именно на него действует иринотекан — основной химиопрепарат для лечения этого вида рака. Такой результат доказал высокую точность компьютерных расчетов.

Фото: peshkova @123RF.com