Saúde

Um aºnico número ajuda os cientistas de dados de Stanford a encontrar as células cancera­genas mais perigosas
Os cientistas de dados de Stanford mostraram que descobrir um aºnico número pode ajuda¡-los a encontrar as células cancera­genas mais perigosas.
Por Christopher Vaughan - 25/01/2020



Cientistas de dados biomédicos da Faculdade de Medicina da Universidade de Stanford mostraram que o número de genes que uma canãlula usa para produzir RNA éum indicador confia¡vel de como a canãlula édesenvolvida, um achado que poderia facilitar o direcionamento de genes causadores de ca¢ncer. 

Pensa-se que as células que iniciam o câncer sejam células-tronco, células difa­ceis de encontrar que podem se reproduzir e se desenvolver, ou se diferenciar, em tecidos mais especializados, como pele ou maºsculo - ou, quando se deterioram, em ca¢ncer. 

"No momento, as terapias direcionadas estãofocadas em genes ou moléculas especa­ficas, a grande maioria das quais pode não ser especa­fica para células-tronco cancera­genas", disse Aaron Newman , PhD, professor assistente de ciência de dados biomédicos e membro do Institute for Stem Cell Biologia e Medicina Regenerativa . “Geralmente essas terapias não funcionam por muito tempo. Mas se vocêpode identificar as células menos diferenciadas e depois procurar marcadores específicos para elas, não émais um jogo de adivinhação encontrar os genes a serem direcionados. ”

A descoberta do estudo também ésignificativa porque identificar células-tronco de vários tipos de tecidos éum passo importante para regenerar tecidos danificados ou com mau funcionamento.

O que os cientistas mostraram éque, a  medida que as células-tronco se tornam mais diferenciadas e mais parecidas com as células adultas, elas expressam cada vez menos genes. Anteriormente, outros pesquisadores haviam notado essa correlação e pensavam que poderia ser uma coincidaªncia interessante. Mas Newman e seus colegas foram os primeiros a classificar milhares de testes genanãticos unicelulares em bancos de dados paºblicos e provaram que esse padrãoera consistente e confia¡vel.

"Nãoseria possí­vel reunir todos esses dados em nosso laboratório, mas, usando bancos de dados paºblicos e fazendo as perguntas certas, écada vez mais possí­vel fazer descobertas fundamentais em biologia e medicina", 

Aaron Newman 

Newman e Gunsagar Gulati, estudante de MD, PhD, combinaram a medição do número de genes expressos em uma canãlula com a medição do número de ca³pias de RNA criadas por gene como base para um algoritmo de computador, CytoTRACE, projetado para determinar como as células de desenvolvimento avana§ado são .

Um artigo descrevendo a pesquisa serápublicado on-line em 24 de janeiro na  Science . Newman éo autor saªnior. Gulati e Shaheen Sikandar, PhD, instrutor do instituto, compartilham a autoria principal.

As células tumorais são diversas

Os tumores cancera­genos podem conter muitos milhões de células, cada uma das quais pode ter milhares de mutações genanãticas. As células de um tumor são diversas. A maioria seráde células diferenciadas que morrem naturalmente por conta própria, enquanto relativamente poucas são as células-tronco cancera­genas mais perigosas, ou células iniciadoras de tumores. Essas células são difa­ceis de encontrar e, portanto, difa­ceis de caracterizar usando os manãtodos atuais, mas muito mais fa¡ceis de encontrar com o CytoTRACE.

"Como pesquisador do ca¢ncer, o que eu acho mais emocionante éque essa ferramenta nos ajuda a encontrar as células iniciadoras de tumores, conhecidas por serem responsa¡veis ​​pela resistência ao tratamento, meta¡stase e recaa­da após o tratamento", disse Sikandar.

Michael Clarke , MD, um dos autores do artigo, foi o primeiro pesquisador a identificar células-tronco cancera­genas em um tumor sãolido. Clarke, professor de medicina em Stanford, disse que o CytoTRACE, que analisa dados de todo o RNA criado em uma única canãlula, pode rapidamente recapitular pesquisas que levam anos usando manãtodos tradicionais. "Atualmente, a maneira como encontramos marcadores celulares para células-tronco cancera­genas éadivinhar quais marcadores provavelmente sera£o importantes, depois classifica¡-las e procurar atividade de células-tronco", afirma Clarke, Karel H. e Avice N. Beekhuis. Professor de Biologia do Ca¢ncer e diretor associado do Instituto de Biologia de Canãlulas-Tronco e Medicina Regenerativa.

Os pesquisadores podem observar relativamente poucos marcadores ao mesmo tempo, por isso são necessa¡rias várias classificações e análises e, no final, provavelmente tera£o apenas parcialmente sucesso em encontrar bons marcadores das células-tronco que procuram, disse ele. "O que o CytoTRACE nos permite fazer éprimeiro encontrar as células-tronco ou progenitoras e, em seguida, ver quais marcadores aºnicos elas possuem."

No artigo, os pesquisadores descrevem o uso do CytoTRACE para consultar dados de RNA unicelular em busca de câncer de mama triplo-negativo, um tipo de tumor que émais raro, mas mais perigoso, porque o crescimento do tumor não depende das vias bioquímicas que os médicos geralmente buscam tratar. câncer de mama. O CytoTRACE não apenas identificou marcadores conhecidos de células-tronco cancera­genas, como também identificou um marcador que antes não era considerado importante. "Esse gene parece ter um potencial incra­vel como terapaªutico", disse Clarke.

Ferramenta potencial para caçar outras células-tronco ligadas a doena§as
O CytoTRACE também tem o potencial de transformar a maneira como os pesquisadores buscam células-tronco associadas a outras doena§as, disse Newman. "Essa ferramenta também pode ser útil para encontrar tratamentos para distúrbios como Alzheimer ou outras doenças degenerativas, onde a perda da função das células-tronco pode fazer parte do processo da doena§a", disse ele.

A medicina regenerativa, na qual tecidos doentes ou danificados são reparados pela atividade de células-tronco, requer a capacidade de isolar populações purificadas de células-tronco especa­ficas de um determinado tecido. Para regenerar os ossos, o coração ou os olhos, por exemplo, os pesquisadores devem primeiro encontrar as células-tronco responsa¡veis ​​pelo crescimento desses órgãos. Encontrar os marcadores específicos dessas células-tronco normais tem sido muito parecido com o processo de encontrar marcadores de células-tronco cancera­genas, dizem os pesquisadores - ou seja, o produto de suposições, sorte e muito trabalho no laboratório. O CytoTRACE pode reduzir significativamente esse processo.

"Uma das principais motivações por trás do desenvolvimento do CytoTRACE foi criar uma ferramenta para identificação rápida e precisa de células-tronco em humanos", disse Gulati. “Mas outra questãoimportante que esperamos responder écomo o funcionamento interno de uma canãlula muda a  medida que a canãlula se transforma de um estado para outro. Esta pesquisa abre toda uma nova avenida de pesquisa para estudar como asmudanças globais na expressão gaªnica e na estrutura do DNA influenciam o estado de uma canãlula. ”

No geral, disse Newman, o estudo mostra o poder e a promessa do uso de big data para avana§ar a biologia e a medicina atravanãs de pesquisas em computadores que complementam as descobertas feitas no laboratório.

"Nãoseria possí­vel reunir todos esses dados em nosso laboratório, mas, usando bancos de dados paºblicos e fazendo as perguntas certas, écada vez mais possí­vel fazer descobertas fundamentais em biologia e medicina", disse ele.

Outros co-autores de Stanford do estudo são o professor associado de cirurgia Frederick Dirbas , MD; cientista pesquisador Feiqiao Yu, PhD; gerente de laboratório Dalong Qian; ex-bolsistas de pa³s-doutorado Ferenc Sheeren, PhD, Neethan Lobo, PhD, Maider Zabala, PhD, e Shang Cai, PhD; ex-instrutor Robert Hsieh, MD, PhD; estudantes de pós-graduação Daniel Wesche e Anoop Manjunath; ex-aluno Mark Berger; Francisco Lagan, ex-aluno de Stanford; e ex-estagia¡rio Anjan Bharadwaj.

A pesquisa foi apoiada pelos Institutos Nacionais de Saúde (R00CA187192-03, 5R01CA100225-09, PHS-CA09302), Fundação Stinehart-Reed, Stanford Bio-X, Virginia e DK Ludwig Fund for Cancer Research, Departamento de Defesa dos EUA. , a National Science Foundation e o Stanford Medical Science Training Program.

 

.
.

Leia mais a seguir