Kronisk myeloid leukemi-smøring. Paulo Henrique Orlandi Mourao via Wikimedia Commons., CC BY-SA

Sunn cellefunksjon er avhengig av godt orkestrert genaktivitet. Via et utrolig komplekst samhandlingsnettverk samarbeider 30,000-gener for å opprettholde denne delikate balansen i hver av 37.2 trillionsceller i menneskekroppen.

I stor grad er kreft en forstyrrelse av denne balansen ved genetiske endringer eller mutasjoner. Mutasjoner kan utløse overaktivering av gener som normalt instruerer celler til å dele, eller inaktivering av gener som undertrykker utviklingen av kreft. Når en mutert celle deler seg, passerer den mutasjonen ned til dens datterceller. Dette fører til akkumulering av ikke-fungerende, unormale celler som vi gjenkjenner som kreft.

Vårt laboratorium er fokusert på å forstå hvordan en bestemt kreft - kronisk myelogen leukemi eller CML - arbeider. Hvert år mer enn 700 pasienter i Storbritannia - og løpet 100,000 verdensomspennende - diagnostiseres med CML. Etter siste fremskritt, Nesten 90% av pasienter under 65s alder overlever nå i mer enn fem år.

Men i de aller fleste pasienter er CML for tiden uhelbredelig, og livslang behandling betyr at pasienter må leve med bivirkninger og sjansen for at stoffet motstand oppstår. Med økende antall CML-pasienter som overlever (og behandling koster mellom £ 40,000 og £ 70,000 per pasient per år), blir økt belastning lagt på helsetjenester.

En enkelt mutasjon

CML er kanskje unikt i kreft ved at en enkelt mutasjon, oppkalt BCR-ABL, ligger under sykdomsbiologien. Denne mutasjonen stammer fra en enkelt leukemisk stamcelle, men blir deretter propagert gjennom blodet og beinmargen som leukemiceller tar over og blokkerer den sunne prosessen med blodproduksjon. Tilstedeværelsen av BCR-ABL påvirker aktiviteten til tusenvis av gener, som igjen forhindrer at disse cellene oppfyller sin normale funksjon som blodceller.

Narkotika som spesifikt nøytraliserer de avvigende effektene av denne mutasjonen ble introdusert til klinikken fra de tidlige 2000ene. Disse stoffene har revolusjonert CML pasientbehandling. Mange er nå i stand til å leve relativt normale liv med leukemi under god kontroll.

Men mens disse stoffene dreper de mer modne dattercellene til den opprinnelig muterte leukemisk stamcelle, har de ikke fullt ut levd opp til sin første fakturering som "magiske kuler" i kampen mot kreft. Dette skyldes at den opprinnelige "frø" -populasjonen av leukæmiske stamceller unngå behandling, ligger i hvilemodus i beinmarg for å stimulere til ny kreftvekst når behandlingen trekkes tilbake.

For å virkelig helbrede CML må vi avsløre, forstå de indre virkemidlene til, og oppdrive leukemi stamceller. Og for å gjøre dette, må vi lære mer om dem. Hvordan overlever de behandlingen som så lett dreper sine mer modne kolleger? Hvilke overaktive eller inaktiverte gener beskytter dem?

Vi tror at svarene på disse spørsmålene ligger i analysen av biologiske "store data". Genomskala teknologier lar nå forskere å måle aktiviteten (eller "uttrykket") av hvert gen i genomet samtidig, i en gitt populasjon av celler, eller til og med i en enkelt celle. Sammenligning av ekspresjonsdata generert fra leukemi stamceller med samme data generert fra raske blod stamceller vil avsløre single gener eller nettverk av gener potensielt målrettet i kampen mot leukemi.

Store data til redning

I et prosjekt finansiert av Bloodwise og Scottish Cancer Foundation, har vi opprettet LEUKomics. Denne online dataportalen samler et vell av CML-genuttrykksdata fra spesialiserte laboratorier over hele verden, inkludert vår egen ved University of Glasgow.

Vår hensikt er å eliminere flaskehalsen som omgir stor dataanalyse i CML. Hvert datasett er underlagt manuell kvalitetskontroll og alt nødvendig databehandling å trekke ut informasjon om genuttrykk. Dette muliggjør umiddelbar tilgang til og tolkning av data som tidligere ikke hadde vært lett tilgjengelig for akademikere eller klinikere uten trening i spesialiserte beregningsmetoder.

Konsolidering av disse dataene til en enkelt ressurs tillater også storskala, beregningsintensiv forskningsinnsats av bioinformatikere (spesialister i analysen av store data i biologi). Fra et beregningsmessig perspektiv gjør det faktum at CML skyldes en enkelt mutasjon det en attraktiv sykdomsmodell for kreft stamceller. Eksisterende datasett har imidlertid en tendens til å ha små utvalgstall, noe som kan begrense deres potensial.

Jo flere prøver som er tilgjengelige, desto høyere er strømmen til å oppdage subtile forandringer som kan være avgjørende for biologien til kreftstamceller. Ved å bringe alle de globale tilgjengelige CML datasettene sammen, har vi økt prøvestørrelsen betydelig, fra to til seks per datasett til mer enn 100 helt. Dette gir en enestående mulighet til å analysere genuttrykksdata for å avsløre underliggende mekanismer for denne sykdommen.

Fra mars 2017, den portal er oppe og går i det offentlige området. Vi planlegger å reise til Skottland og presentere på internasjonale konferanser, med sikte på å utdanne forskere i hvordan de skal utnyttes til den nye ressursen. Til slutt håper vi at dette verktøyet vil føre til nye ideer og tilnærminger, og tiltrekke mer finansiering, i kampen mot CML. Og mens vi fortsetter å utvide vår representasjon av CML-data i sanntid fra forskningssteder over hele verden, planlegger vi også å inkorporere data fra andre typer leukemi.

I de senere årene har målrettede terapier blitt veldig viktig i kreftforskning. Ved å gi disse dataene til CML forskningsmiljøet innenfor LEUKomics, håper vi å mobilisere ny forskning i kreftfremkallende leukemiske stamceller, og til slutt designe behandlinger for å målrette dem uten å påvirke friske celler. Vår database gir en kritisk skritt i denne prosessen.

Om forfatteren

Lorna Jackson, PhD kandidat (Paul O'Gorman Leukemia Research Center), University of Glasgow og Lisa Hopcroft, forskningsassistent (Institute of Cancer Sciences), University of Glasgow

Denne artikkelen ble opprinnelig publisert på Den Conversation. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon