Hoe Big Data worden gemobiliseerd in de strijd tegen leukemie

Hoe Big Data worden gemobiliseerd in de strijd tegen leukemieChronisch Myeloïde Leukemie-uitstrijkje. Paulo Henrique Orlandi Mourao via Wikimedia Commons., CC BY-SA

Gezonde celfunctie is afhankelijk van goed georkestreerde genactiviteit. Via een fantastisch complex netwerk van interacties werken ongeveer 30,000-genen samen om dit delicate evenwicht in elk van de 37.2 biljoen cellen in het menselijk lichaam.

Over het algemeen is kanker een verstoring van dit evenwicht door genetische veranderingen of mutaties. Mutaties kunnen over-activering van genen triggeren die normaal cellen instrueren om te delen, of inactivatie van genen die de ontwikkeling van kanker onderdrukken. Wanneer een gemuteerde cel deelt, geeft deze de mutatie door aan zijn dochtercellen. Dit leidt tot de accumulatie van niet-functionerende, abnormale cellen die we herkennen als kanker.

Ons laboratorium is gericht op het begrijpen van hoe een specifieke kanker - chronische myeloïde leukemie of CML - werkt. Elk jaar meer dan 700-patiënten in het VK - en meer dan 100,000 wereldwijd - wordt gediagnosticeerd met CML. Na recente ontwikkelingen, Bijna 90% van patiënten onder de leeftijd van 65 overleven nu meer dan vijf jaar.

Maar bij de overgrote meerderheid van de patiënten is CML momenteel ongeneeslijk en betekent levenslange behandeling dat patiënten moeten leven met bijwerkingen en de kans op resistentie tegen geneesmiddelen. Omdat steeds meer CML-patiënten overleven (en de behandelingskosten tussen £ 40,000 en £ 70,000 per patiënt per jaar), wordt er steeds meer druk gelegd op gezondheidsdiensten.

Een enkele mutatie

CML is misschien uniek in kankers omdat een enkele mutatie wordt genoemd BCR-ABL, de basis van de ziektebiologie. Deze mutatie vindt zijn oorsprong in een single leukemische stamcel, maar wordt vervolgens door het bloed en het beenmerg verspreid terwijl de leukemiecellen het overnemen en het gezonde proces van de bloedproductie blokkeren. De aanwezigheid van BCR-ABL beïnvloedt de activiteit van duizenden genen, die op hun beurt voorkomen dat deze cellen hun normale functie als bloedcellen vervullen.

Drugs die specifiek neutraliseren de afwijkende effecten van deze mutatie werden geïntroduceerd in de kliniek van de vroege 2000s. Deze medicijnen hebben een revolutie teweeggebracht in de zorg voor CML-patiënten. Velen zijn nu in staat om een ​​relatief normaal leven te leiden met hun leukemie onder goede controle.

Maar terwijl deze medicijnen de meer volwassen dochtercellen van de oorspronkelijk gemuteerde stamcel voor leukemie doden, hebben ze hun oorspronkelijke facturering als "magische kogels" in de strijd tegen kanker niet volledig waargemaakt. Dit komt omdat de oorspronkelijke "zaad" -populatie van leukemische stamcellen therapie ontwijken, slapend in het beenmerg om nieuwe kankergroei te stimuleren wanneer de behandeling wordt ingetrokken.


Haal het laatste uit InnerSelf


Om CML echt te genezen, moeten we de leukemie-stamcellen blootleggen, begrijpen hoe de werking van de cellen werkt en de stamcellen van de leukemie ontwortelen. En om dit te doen, moeten we er meer over leren. Hoe overleven ze de behandeling die zo gemakkelijk hun meer volwassen tegenhangers doodt? Welke overactieve of geïnactiveerde genen beschermen hen?

Wij geloven dat de antwoorden op deze vragen liggen in de analyse van biologische "big data". Technologieën op basis van genoomschaal stellen wetenschappers nu in staat om de activiteit (of 'expressie') van elk gen in het genoom gelijktijdig te meten, in een willekeurige populatie van cellen, of zelfs op het niveau van een enkele cel. Vergelijking van expressiegegevens gegenereerd uit leukemie stamcellen met dezelfde gegevens gegenereerd uit gezonde bloedstamcellen zal enkele genen of netwerken van genen onthullen die mogelijk kunnen worden ingezet in de strijd tegen leukemie.

Big data om te redden

In een project gefinancierd door Bloodwise en de Scottish Cancer Foundation, hebben we gemaakt LEUKomics. Deze online gegevensportal brengt een schat aan CML-genexpressiegegevens samen van gespecialiseerde laboratoria over de hele wereld, waaronder die van ons aan de Universiteit van Glasgow.

Het is onze bedoeling om het knelpunt rond big data-analyse in CML weg te nemen. Elke dataset wordt onderworpen aan handmatige kwaliteitscontroles en al het nodige computerverwerking om informatie over genexpressie te extraheren. Dit maakt onmiddellijke toegang tot en interpretatie van gegevens mogelijk die eerder niet gemakkelijk toegankelijk zouden zijn geweest voor academici of clinici zonder training in gespecialiseerde computationele benaderingen.

Door deze gegevens samen te voegen tot één resource, kunnen grootschalige, computationeel intensieve onderzoeksinspanningen door bioinformatici (specialisten in de analyse van big data in de biologie) plaatsvinden. Vanuit computationeel perspectief maakt het feit dat CML wordt veroorzaakt door een enkele mutatie, het een aantrekkelijk ziektemodel voor kankerstamcellen. Bestaande datasets hebben echter meestal kleine sample-nummers, die hun potentieel kunnen beperken.

Hoe meer monsters beschikbaar zijn, hoe groter het vermogen om subtiele veranderingen te detecteren die cruciaal kunnen zijn voor de biologie van de kankerstamcellen. Door alle globaal beschikbare CML-gegevensreeksen bij elkaar te brengen, hebben we de steekproefomvang aanzienlijk verhoogd, van twee tot zes per gegevensset tot meer dan 100 helemaal. Dit biedt een ongekende mogelijkheid om genexpressiegegevens te analyseren om de onderliggende mechanismen van deze ziekte bloot te leggen.

Vanaf maart 2017, de portaal is in gebruik in het publieke domein. We zijn van plan Schotland te bezoeken en aanwezig te zijn op internationale conferenties, met als doel onderzoekers op te leiden in de beste manier om deze nieuwe bron te exploiteren. Uiteindelijk hopen we dat deze tool zal leiden tot nieuwe ideeën en benaderingen, en meer geld zal aantrekken in de strijd tegen CML. En terwijl we onze vertegenwoordiging van CML-gegevens in realtime vanuit onderzoekscentra over de hele wereld blijven uitbreiden, zijn we ook van plan om te beginnen met het opnemen van gegevens van andere soorten leukemie.

In de afgelopen jaren zijn gerichte therapieën geworden enorm belangrijk in kankeronderzoek. Door deze gegevens aan de CML-onderzoeksgemeenschap te verstrekken LEUKomics, we hopen nieuw onderzoek naar kankerverwekkende leukemische stamcellen te mobiliseren en uiteindelijk behandelingen te ontwerpen om ze te targeten zonder gezonde cellen te beïnvloeden. Onze database vormt een essentiële opstap in dit proces.

Over de auteur

Lorna Jackson, promovendus (Paul O'Gorman Leukemia Research Center), Universiteit van Glasgow en Lisa Hopcroft, Research Associate (Institute of Cancer Sciences), Universiteit van Glasgow

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees de originele artikel.

Verwante Boeken

{AmazonWS: searchindex = Books; keywords = Leukemie; maxresults = 3}

enafarzh-CNzh-TWnltlfifrdehiiditjakomsnofaptruessvtrvi

volg InnerSelf op

facebook-icontwitter-iconrss-icoon

Ontvang de nieuwste via e-mail

{Emailcloak = off}