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.
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.Â
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.Â
"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. â€
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",Â
Aaron NewmanÂ
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. â€
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.