Selesema Leukemia Myeloid kronik. Paulo Henrique Orlandi Mourao melalui Wikimedia Commons., CC BY-SA

Fungsi sel yang sihat bergantung pada aktiviti gen yang dirancang dengan baik. Melalui rangkaian interaksi hebat yang hebat, sekitar gen 30,000 bekerjasama untuk mengekalkan keseimbangan yang halus dalam setiap Sel 37.2 trilion dalam tubuh manusia.

Secara umum, kanser adalah gangguan keseimbangan ini oleh perubahan genetik, atau mutasi. Mutasi boleh mencetuskan pengaktifan gen yang biasanya mengarahkan sel untuk membahagikan, atau penolakan gen yang menekan perkembangan kanser. Apabila sel bermaharajah membahagikan, ia akan mengalihkan mutasi ke sel anaknya. Ini membawa kepada pengumpulan sel yang tidak berfungsi dan tidak normal yang kita kenali sebagai kanser.

Makmal kami memberi tumpuan kepada memahami bagaimana satu kanser tertentu - leukemia mieloid kronik atau CML - berfungsi. Setiap tahun lebih daripada pesakit 700 di UK - dan lebih 100,000 di seluruh dunia - didiagnosis dengan CML. Selepas kemajuan baru-baru ini, hampir 90% pesakit di bawah umur 65 kini bertahan selama lebih daripada lima tahun.

Tetapi dalam kebanyakan pesakit CML kini tidak dapat diubati dan rawatan sepanjang hayat bermakna pesakit mesti hidup dengan kesan sampingan dan kemungkinan rintangan dadah yang timbul. Dengan peningkatan jumlah pesakit CML yang masih hidup (dan kos rawatan di antara £ 40,000 dan £ 70,000 setiap pesakit setahun), peningkatan ketegangan diletakkan pada perkhidmatan kesihatan.

Mutasi tunggal

CML mungkin unik dalam kanser di mana mutasi tunggal, dinamakan BCR-ABL, mendasari biologi penyakit. Mutasi ini berasal dari satu sel stem leukaemik, tetapi kemudiannya disebarkan di seluruh darah dan sumsum tulang sebagai sel leukemia mengambil alih dan menghalang proses pengeluaran darah yang sihat. Kehadiran BCR-ABL mempengaruhi aktiviti beribu-ribu gen, seterusnya mencegah sel-sel ini untuk memenuhi fungsi normal mereka sebagai sel darah.

Dadah yang secara khusus meneutralkan kesan yang menyimpang dari mutasi ini diperkenalkan ke klinik dari 2000 awal. Ubat-ubatan ini telah merevolusikan penjagaan pesakit CML. Ramai yang kini dapat menjalani kehidupan yang agak normal dengan leukemia mereka di bawah kawalan yang baik.

Tetapi ketika ubat-ubat ini membunuh sel-sel anak perempuan yang lebih matang dari sel stem leukemia yang awalnya bermutasi, mereka tidak sepenuhnya hidup hingga pengebilan awal mereka sebagai "peluru ajaib" dalam memerangi kanser. Ini kerana populasi "benih" asal sel stem leukemia terapi mengelakkan, terbaring dalam sumsum tulang untuk merangsang pertumbuhan kanser baru apabila rawatan ditarik balik.

Untuk benar-benar menyembuhkan CML, kita mesti mendedahkan, memahami cara kerja dalaman, dan mencabut sel stem leukemia. Dan untuk melakukan ini, kita perlu mempelajari lebih lanjut mengenai mereka. Bagaimanakah mereka dapat bertahan dengan rawatan yang dengan mudah membunuh rakan-rakan mereka yang lebih matang? Mana gen yang terlalu aktif atau tidak aktif melindungi mereka?

Kami percaya bahawa jawapan kepada soalan-soalan ini terletak pada analisis "data besar" biologi. Teknologi skala genom kini membolehkan para saintis mengukur aktiviti (atau "ekspresi") setiap gen dalam genom secara bersamaan, dalam mana-mana populasi sel tertentu, atau bahkan pada tahap sel tunggal. Perbandingan data ekspresi yang dijana daripada sel stem leukemia dengan data yang sama dijana daripada sel stem darah yang sihat akan mendedahkan gen tunggal atau rangkaian gen yang berpotensi menjadi sasaran dalam melawan leukemia.

Data besar untuk menyelamatkan

Dalam projek yang dibiayai oleh Bloodwise dan Yayasan Kanser Scotland, kami telah mencipta LEUKomics. Portal data dalam talian ini menyatukan banyak data ekspresi gen CML dari makmal khusus di seluruh dunia, termasuk kami di Universiti Glasgow.

Tujuan kami adalah untuk menghapuskan kesesakan yang mengelilingi analisis data besar dalam CML. Setiap dataset tertakluk kepada pemeriksaan kualiti manual, dan semua yang diperlukan pemprosesan pengiraan untuk mengekstrak maklumat mengenai ekspresi gen. Ini membolehkan akses segera dan tafsiran data yang sebelum ini tidak mudah diakses oleh ahli akademik atau doktor tanpa latihan dalam pendekatan pengiraan khusus.

Menggabungkan data-data ini ke dalam satu sumber juga membolehkan usaha penyelidikan berskala besar-intensif oleh pakar bioinformatik (pakar dalam analisis data besar dalam biologi). Dari perspektif komputasi, fakta bahawa CML disebabkan oleh mutasi tunggal menjadikannya satu model penyakit yang menarik untuk sel stem kanser. Walau bagaimanapun, kumpulan data yang sedia ada cenderung mempunyai bilangan sampel kecil, yang boleh mengehadkan potensi mereka.

Lebih banyak sampel yang ada, semakin tinggi kuasa untuk mengesan perubahan halus yang mungkin penting untuk biologi sel stem kanser. Dengan membawa semua datasheet CML yang tersedia di seluruh dunia, kami telah meningkatkan saiz sampel dengan ketara, dari dua hingga enam setiap dataset kepada lebih daripada 100 sama sekali. Ini menawarkan peluang yang tidak pernah berlaku sebelum ini untuk menganalisis data ekspresi gen untuk mendedahkan mekanisme asas penyakit ini.

Sehingga Mac 2017, yang portal sedang dan berjalan di domain awam. Kami merancang untuk melawat Scotland dan hadir di persidangan antarabangsa, yang bertujuan untuk melatih para penyelidik bagaimana cara terbaik mengeksploitasi sumber baru ini. Pada akhirnya, kami berharap alat ini akan membawa kepada idea dan pendekatan baru, dan menarik lebih banyak dana, dalam memerangi CML. Dan sementara kami terus mengembangkan perwakilan data CML secara tepat masa dari pusat penyelidikan di seluruh dunia, kami juga merancang untuk mula memasukkan data dari jenis leukemia yang lain.

Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, terapi yang disasarkan telah menjadi sangat penting dalam penyelidikan kanser. Dengan menyediakan data ini kepada komuniti penyelidikan CML di dalamnya LEUKomics, kami berharap dapat menggerakkan penyelidikan baru ke sel stem leukaemik yang menyebabkan kanser, dan akhirnya merancang rawatan untuk menyasarkan mereka tanpa menjejaskan sel-sel yang sihat. Pangkalan data kami menyediakan batu loncatan kritikal dalam proses ini.

Tentang Pengarang

Lorna Jackson, calon PhD (Pusat Penyelidikan Leukemia Paul O'Gorman), Universiti Glasgow dan Lisa Hopcroft, Associate Research (Institut Sains Kanser) Universiti Glasgow

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada Perbualan. Membaca artikel asal.

Buku-buku yang berkaitan

at InnerSelf Market dan Amazon