12.06.2021
Наш канал в Telegram: https://t.me/berzaru

Учёные использовали машинное обучение, чтобы построить сеть внутриклеточных взаимодействий рака молочной железы

Сеть внутриклеточных взаимодействий рака молочной железы

Российские исследователи из Высшей школы экономики (ВШЭ) выявили гены, играющие ключевую роль в метастазировании рака молочной железы. Результаты исследования опубликованы в журнале PLOS ONE.

В каждой клетке человека присутствует огромное количество различных молекул: ДНК, РНК, белки и т.д. Одними из важнейших классов молекул, способных взаимодействовать друг с другом, являются микроРНК, их гены-мишени и факторы транскрипции. МикроРНК – маленькие молекулы, способные напрямую уменьшать концентрацию (экспрессию) генов-мишеней, а факторы транскрипции могут как повышать, так и снижать экспрессию микроРНК и генов. В здоровых клетках такие взаимодействия необходимы для нормального функционирования, тогда как в раковых клетках некоторые связи «ломаются», позволяя опухоли распространяться и уклоняться от лекарств.

Ученые факультета биологии и биотехнологии ВШЭ Степан Нерсисян и Александр Тоневицкий вместе с коллегами из МГУ им. Ломоносова (Алексей Галатенко, Владимир Галатенко) разработали программу, позволяющую строить сеть внутриклеточных взаимодействий раковых клеток, и выявили ключевые молекулы, отвечающие за метастазирование рака молочной железы.

Сеть взаимодействий рака молочной железы. Кругами отмечены молекулы разных типов (зеленые — микроРНК, красные — их мишени, синие — факторы транскрипции), линиями соединены взаимодействующие молекулы.

На первом этапе с помощью машинного обучения была построена и программно реализована математическая модель, позволяющая строить сети взаимодействий микроРНК, их мишеней и факторов транскрипции. В отличие от других программ созданная исследователями разработка позволяет интегрировать различные источники данных. Они включают в себя как базы данных взаимодействий, так и профили экспрессии рассматриваемых молекул, например, в реальных опухолях. Воспользоваться программой может любой желающий по ссылке на Github.

Затем, используя сеть взаимодействий рака молочной железы, авторы исследования выявили важнейшие молекулы, участвующие в процессе метастазирования рака молочной железы. Так, фактор транскрипции E2F1 оказался ключевым регулятором большого количество генов-маркеров, экспрессия которых позволяет с высокой точностью предсказывать, будут ли у пациента метастазы или нет.

«Мы выдвинули гипотезу, что наиболее активные молекулы из построенной сети могут содержать в себе прогностическую информацию: если с ними что-то не так в первичной опухоли, то множество испорченных взаимодействий может увеличивать вероятность развития метастазов. В первом приближении гипотеза подтвердилась. Более того, большой процент от найденных прогностических генов оказался непосредственно связан с активностью одной молекулы – E2F1», – говорит младший научный сотрудник Международной лаборатории микрофизиологических систем ВШЭ Степан Нерсисян.