Νέο ανοιχτό εργαλείο χαρτογραφεί δίκτυα ρύθμισης γονιδίων στον καρκίνο
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Ναβάρας στην Ισπανία παρουσίασαν το RNACOREX, ένα καινοτόμο ανοιχτό λογισμικό που έχει τη δυνατότητα να εντοπίζει δίκτυα γονιδιακής ρύθμισης με εφαρμογές στην ανάλυση επιβίωσης καρκινοπαθών. Το εργαλείο, που αναπτύχθηκε από επιστήμονες του Ινστιτούτου Δεδομένων και Τεχνητής Νοημοσύνης (DATAI) και μέλη του Καρκινικού Κέντρου Κλινικής Πανεπιστημίου Ναβάρας, έχει επικυρωθεί με δεδομένα από δεκατρία τύπους όγκων, μέσω του διεθνούς consortium The Cancer Genome Atlas (TCGA).
Μια νέα προσέγγιση στην ανάλυση καρκίνου
Το RNACOREX δημοσιεύθηκε στο PLOS Computational Biology και έχει τη δυνατότητα να αναλύει χιλιάδες μόρια ταυτόχρονα, εντοπίζοντας κρίσιμες αλληλεπιδράσεις που συχνά παραμένουν αθέατες με τις συμβατικές αναλυτικές προσεγγίσεις. Το εργαλείο προσφέρει στους ερευνητές έναν κατανοητό «χάρτη» μορίων, που ενισχύει την κατανόηση των όγκων και ανοίγει νέες προοπτικές για την αποκάλυψη των μηχανισμών που οδηγούν στην πρόοδο των όγκων.
Η σημασία των ρυθμιστικών δικτύων
Στα κύτταρά μας, διάφοροι τύποι μορίων, όπως οι μικροRNA (miRNAs) και το mRNA, επικοινωνούν μέσω πολύπλοκων ρυθμιστικών δικτύων. Όταν αυτές οι συνδέσεις διαταράσσονται, μπορεί να προκύψουν καρκίνοι και άλλες ασθένειες. Η κατανόηση της αρχιτεκτονικής αυτών των δικτύων είναι ζωτικής σημασίας για την ανίχνευση, μελέτη και ταξινόμηση διαφορετικών τύπων όγκων. Ωστόσο, η αξιόπιστη αναγνώριση αυτών των δικτύων αποτελεί πρόκληση λόγω της πληθώρας δεδομένων, της παρουσίας πολλών ψευδών σημάτων και της έλλειψης προσβάσιμων και ακριβών εργαλείων.
Πώς λειτουργεί το RNACOREX
Ο Rubén Armañanzas, επικεφαλής του Εργαστηρίου Ψηφιακής Ιατρικής στο DATAI και ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης, εξηγεί ότι το RNACOREX αντιμετωπίζει αυτό το πρόβλημα συνδυάζοντας πληροφορίες από διεθνείς βάσεις δεδομένων με ανάλυση πραγματικών δεδομένων γονιδιακής έκφρασης, προκειμένου να κατατάξει τις πιο βιολογικά σχετικές αλληλεπιδράσεις miRNA–mRNA. Χρησιμοποιώντας αυτές τις πληροφορίες, το εργαλείο παράγει ολοένα και πιο σύνθετα ρυθμιστικά δίκτυα που μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως ισχυρά πιθανοτικά μοντέλα.
Για να αξιολογήσουν την απόδοσή του, οι ερευνητές εξέτασαν το RNACOREX σε δεκατρείς τύπους καρκίνου, όπως ο καρκίνος του μαστού, του παχέος εντέρου, του πνεύμονα, του στομάχου, του μελανώματος και του καρκίνου κεφαλής και λαιμού, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το TCGA. «Το λογισμικό προέβλεψε την επιβίωση των ασθενών με ακρίβεια συγκρίσιμη με εκείνη των προηγμένων μοντέλων τεχνητής νοημοσύνης, αλλά με κάτι που πολλές από αυτές τις συστήματα λείπουν: σαφείς, κατανοητές εξηγήσεις των μοριακών αλληλεπιδράσεων πίσω από τα αποτελέσματα», προσθέτει ο Aitor Oviedo-Madrid, ερευνητής στο Εργαστήριο Ψηφιακής Ιατρικής του DATAI και πρώτος συγγραφέας της μελέτης.
Ανοιχτό εργαλείο για την έρευνα
Το RNACOREX όχι μόνο εντοπίζει ρυθμιστικά δίκτυα που σχετίζονται με κλινικά αποτελέσματα, αλλά και αποκαλύπτει μοριακά πρότυπα που μοιράζονται διαφορετικοί τύποι όγκων, αναδεικνύοντας μεμονωμένα μόρια που είναι ιδιαίτερα ενδιαφέροντα από βιοϊατρική άποψη. Αυτές οι ανακαλύψεις ανοίγουν το δρόμο για νέες υποθέσεις σχετικά με τους μηχανισμούς που ρυθμίζουν την ανάπτυξη των όγκων και προσφέρουν πολύτιμα στοιχεία για μελλοντικούς διαγνωστικούς ή θεραπευτικούς στόχους. «Το εργαλείο μας παρέχει έναν αξιόπιστο μοριακό ‘χάρτη’ που βοηθά στην προτεραιοποίηση νέων βιολογικών στόχων, επιταχύνοντας την έρευνα στον καρκίνο», καταλήγει ο Armañanzas.
Το RNACOREX είναι διαθέσιμο ως ανοιχτό πρόγραμμα στον GitHub και PyPI (Python Package Index) και περιλαμβάνει αυτοματοποιημένες λήψεις βάσεων δεδομένων για να διευκολύνει τη χρήση του σε εργαστήρια και ερευνητικά κέντρα. Το έργο έχει χρηματοδοτηθεί εν μέρει από την Κυβέρνηση της Ναβάρας (πρόγραμμα ANDIA 2021) και την ERA PerMed JTC2022 PORTRAIT.
Το Πανεπιστήμιο της Ναβάρας ήδη αναπτύσσει νέες λειτουργίες – συμπεριλαμβανομένης της ανάλυσης μονοπατιών και πρόσθετων επιπέδων αλληλεπίδρασης – για να αναπτύξει μοντέλα που θα εξηγούν καλύτερα τους μηχανισμούς που οδηγούν στην ανάπτυξη και πρόοδο των όγκων. Αυτές οι εξελίξεις αντικατοπτρίζουν τη δέσμευση του ιδρύματος στην διεπιστημονική έρευνα που ενσωματώνει τη βιοϊατρική, την τεχνητή νοημοσύνη και την επιστήμη των δεδομένων, με στόχο τη βελτίωση της κατανόησης και της διαχείρισης του καρκίνου.
