בינה מלאכותית חשפה נהגי סרטן החבויים ב-DNA "זבל".

חוקרים במכון Garvan השתמשו בינה מלאכותית לזהות אלמנטים פוטנציאליים הגורמים לסרטן באזורי ה"זבל" של DNAסוללת דרך לשיטות חדשניות באבחון וטיפול.

על פי מחקר חדש ממכון Garvan למחקר רפואי, DNA לא מקודד – המהווה 98% מהגנום שלנו ואינו מכיל הוראות לייצור חלבונים – עשוי להחזיק את המפתח לאבחון וטיפולים חדשים בסרטן. הממצאים, שפורסמו בכתב העת מחקר חומצות גרעיןחושפות מוטציות באזורים שקודם לכן התעלמו מהגנום שעשויות לתרום להיווצרות ולהתקדמות של לפחות 12 סוגי סרטן שונים, כולל סרטן הערמונית, השד וסרטן המעי הגס.

הגילוי עשוי להוביל לאבחון מוקדם ולטיפולים חדשים יעילים לסוגי סרטן רבים.

"דנ"א לא מקודד נדחה פעם כ'דנ"א זבל' בגלל חוסר תפקודו לכאורה", אומרת ד"ר אמנדה חורי, קצינת מחקר ב-Garvan ומחברת שותפה למחקר. "המחקר שלנו מצא מוטציות באזורי ה-DNA הללו שיכולות לפתוח גישה חדשה לגמרי, אוניברסלית לטיפול בסרטן."

חקירת 'עוגני' DNA שיבשו בסרטן

החוקרים התמקדו במוטציות המשפיעות על אתרי קישור לחלבון בשם CTCF, שעוזר לקפל גדילים ארוכים של DNA לצורות ספציפיות. בעבודתם הקודמת, הם גילו שאתרי הקישור הללו מקרבים חלקים מרוחקים של ה-DNA זה לזה, ויוצרים מבנים תלת מימדיים השולטים אילו גנים מופעלים או מכבים.

"כבר זיהינו תת-קבוצה של אתרי קישור ל-CTCF שהם 'מתמשכים' – כלומר הם פועלים כמו עוגנים בגנום, הקיימים על פני סוגי תאים שונים", אומר ד"ר חורי. "השערנו שאם העוגנים האלה יהיו פגומים, זה עלול לשבש את הארגון התלת-ממדי הרגיל של הגנום ולתרום לסרטן."

כדי לבדוק זאת, החוקרים פיתחו חדש מתוחכם למידת מכונה כלי (AI) בשם CTCF-INSITE, שהשתמש בתכונות גנומיות ואפיגנומיות כדי לחזות אילו אתרי CTCF עשויים להיות עוגנים מתמשכים בסך הכל ב-12 סוגי סרטן. לאחר מכן הם העריכו יותר מ-3000 דגימות גידולים מחולים שאובחנו עם 12 סוגי הסרטן, הזמינים ממסד הנתונים הבינלאומי של קונסורציום הגנום, ומצאו שהעוגנים המתמשכים היו עשירים במוטציות.

"באמצעות כלי למידת המכונה שלנו, זיהינו אתרי קשירה מתמשכים ל-CTCF ב-12 סוגי סרטן שונים", אומר ד"ר וונהאן צ'ן, המחבר הראשון של המחקר. "למרבה הפלא, מצאנו שלכל דגימת סרטן הייתה לפחות מוטציה אחת באתר קישור מתמשך ל-CTCF."

"מחקר זה אישר שאתרי קשירה מתמשכים ל-CTCF הם 'נקודות חמות מוטציות' בסרטן. אנו חושבים שהמוטציות הללו מעניקות לתאים סרטניים יתרון הישרדותי, ומאפשרות להם להתרבות ולהתפשט", מוסיף ד"ר חורי.

לקראת גישה אוניברסלית לטיפול בסרטן

לממצאים עשויות להיות השלכות רחבות על הבנה וטיפול בסוגים רבים של סרטן. "רוב טיפולי הסרטן החדשים צריכים להיות ממוקדים בקפידה למוטציות ספציפיות שלא תמיד נפוצות בקרב סוגי גידולים שונים, אך מכיוון שעוגני ה-CTCF הללו עוברים מוטציה על פני מספר סוגי סרטן שונים, אנו פותחים את האפשרות לפתח גישות שיכולות להיות יעילות עבור מספר סוגי סרטן. סרטן", אומרת פרופסור סוזן קלארק, ראש המעבדה לאפיגנטית סרטן בגרוואן והמחברת הראשית של המחקר.

החוקרים מתכננים כעת ניסויים נוספים בקנה מידה גדול באמצעות עריכת גנים של CRISPR כדי לחקור כיצד מוטציות עוגן אלו משבשות את הגנום התלת-ממדי ועלולות לקדם את צמיחת הסרטן.

"עכשיו, לאחר שגילינו את מה שאנו מאמינים שהוא עוגנים קריטיים של הגנום והראנו שהם חשובים לשמירה על הומאוסטזיס של ארכיטקטורת הגנום, הגיוני שמוטציות ה-DNA הלא מקודדות ישבשו את ההומאוסטזיס הזה בתא הסרטני – א השערה נבדוק כשנערוך אותן", אומר פרופסור קלארק. "בהתבוננות בהשפעה במורד הזרם, אנו מקווים לזהות גנים מרכזיים או מסלולי גנים המושפעים מהמוטציות, שיכולים לשמש סמנים לגילוי מוקדם של סרטן או מטרות לטיפולים חדשים."

"מציאת הרמזים האלה שהוסתרו בכמות עצומה של נתונים היא דוגמה חזקה לאופן שבו בינה מלאכותית מגבירה את המחקר הרפואי", היא אומרת. "זהו גבול חדש לגמרי בחקר הסרטן, ואנחנו נרגשים לחקור אותו עוד יותר."

מחקר זה נתמך על ידי מענק רעיונות של מועצת הבריאות והרפואה הלאומית ומימון מענק חוקרים.