آخرین مطالب

شیمیدان ها شانس پیشگیری از سرطان را تغییر می دهند


شیمیدانان برنج شانس پیشگیری از سرطان را تغییر می دهند

الگوریتمی که در دانشگاه رایس توسعه داده شده است، مسیرهای انتقالی را که به تثبیت جهش‌ها در سلولی که به ایجاد تومور ادامه می‌دهند کمک چندانی نمی‌کنند، شناسایی کرده و نادیده می‌گیرد. اعتبار: حمید تیموری/دانشگاه رایس

مسیر پیشگیری از سرطان برای بسیاری از محققان طولانی و دشوار است، اما کار جدید دانشمندان دانشگاه رایس نشان می‌دهد که ممکن است میان‌برهایی وجود داشته باشد.

آناتولی کولومیسکی، شیمیدان برنج، حمید تیموری، نویسنده اصلی و محقق فوق دکترا و دستیار پژوهشی، کید اسپالدینگ، در حال توسعه چارچوبی نظری هستند تا توضیح دهند که چگونه سرطان های ناشی از بیش از یک جهش ژنتیکی را می توان آسانتر شناسایی و شاید متوقف کرد.

اساساً، این کار را با شناسایی و نادیده گرفتن مسیرهای انتقالی انجام می‌دهد که چندان به تثبیت جهش‌ها در سلولی که به ایجاد تومور ادامه می‌دهند کمک نمی‌کند.

مطالعه ای در مجله بیوفیزیکی تجزیه و تحلیل آنها از چشم اندازهای انرژی موثر مسیرهای تبدیل سلولی که در انواع سرطان نقش دارند را توصیف می کند. توانایی محدود کردن تعداد مسیرها به معدود مسیرهایی که احتمال شروع سرطان را دارند می‌تواند به یافتن راه‌هایی برای توقف این فرآیند قبل از شروع واقعی کمک کند.

کولومیسکی، استاد شیمی و مهندسی شیمی و بیومولکولی می‌گوید: «سرطان به نوعی یک داستان بدشانسی است. ما فکر می‌کنیم که می‌توانیم با جستجوی مجموعه‌های کم‌احتمال از جهش‌هایی که معمولاً منجر به سرطان می‌شوند، احتمال این بدشانسی را کاهش دهیم. بسته به نوع سرطان، این می‌تواند بین دو تا 10 جهش متغیر باشد.»

محاسبه انرژی‌های مؤثری که برهم‌کنش‌ها را در سیستم‌های بیومولکولی دیکته می‌کنند، می‌تواند نحوه رفتار آنها را پیش‌بینی کند. این تئوری معمولاً برای پیش بینی چگونگی تا شدن یک پروتئین، بر اساس توالی اتم های تشکیل دهنده آن و نحوه تعامل آنها استفاده می شود.

تیم رایس همین اصل را برای مسیرهای شروع سرطان که در سلول‌ها عمل می‌کنند، اما گاهی اوقات حامل جهش‌هایی هستند که توسط محافظ‌های بدن نادیده گرفته می‌شوند، اعمال می‌کنند. هنگامی که دو یا چند مورد از این جهش ها در یک سلول ثابت می شوند، با تقسیم سلول ها و رشد تومورها به جلو منتقل می شوند.

کولومیسکی گفت، با محاسبات آنها، شانس غالب‌ترین مسیرها، مسیرهایی است که جهش‌ها را به جلو می‌برند و در عین حال کمترین انرژی را صرف می‌کنند.

او توضیح داد: «به‌جای بررسی همه واکنش‌های شیمیایی ممکن، تعداد معدودی را که ممکن است نیاز به بررسی داشته باشیم، شناسایی می‌کنیم. به نظر ما بیشتر بافت‌های درگیر در شروع سرطان تلاش می‌کنند تا حد امکان همگن باشند. قانون این است که مسیری که ناهمگنی را کاهش می‌دهد، همیشه سریع‌ترین مسیر در مسیر تشکیل تومور خواهد بود.

به نظر می رسد تعداد زیادی از مسیرهای ممکن، محدود کردن آنها را به یک مشکل حل نشدنی تبدیل می کند. کولومیسکی گفت: “اما معلوم شد که استفاده از شهود شیمیایی ما و ساختن یک چشم انداز موثر با انرژی آزاد به ما کمک کرد تا محاسبه کنیم که در این فرآیند یک جهش احتمالاً در یک سلول ثابت می شود.”

این تیم محاسبات را با تمرکز در ابتدا روی مسیرهایی که فقط شامل دو جهش هستند، ساده کردند که وقتی ثابت شوند، تومور را شروع می کنند. کولومیسکی گفت مکانیسم‌هایی که جهش‌های بیشتری را شامل می‌شود، محاسبات را پیچیده می‌کند، اما این روش یکسان است.

بخش اعظم این اعتبار متعلق به اسپولدینگ است که تحت هدایت تیموری الگوریتم هایی را ایجاد کرد که محاسبات را بسیار ساده می کند. دستیار پژوهشی مهمان 12 ساله بود که برای اولین بار با کولومیسکی ملاقات کرد تا از او راهنمایی بخواهد. او که دو سال زودتر از دبیرستان هیوستون فارغ التحصیل شد، سال گذشته در ۱۶ سالگی به آزمایشگاه رایس پیوست و پاییز امسال در دانشگاه ترینیتی در سن آنتونیو شرکت خواهد کرد.

کولومیسکی گفت: “کید علیرغم سن بسیار کمش توانایی برجسته ای در برنامه نویسی کامپیوتری و اجرای الگوریتم های پیچیده دارد.” او کارآمدترین شبیه‌سازی مونت کارلو را برای آزمایش نظریه ما ارائه کرد، جایی که اندازه سیستم می‌تواند تا یک میلیارد سلول را شامل شود.

اسپولدینگ گفت که این پروژه شیمی، فیزیک و زیست شناسی را به گونه ای گرد هم می آورد که با علایق او و مهارت های برنامه نویسی کامپیوتری او همخوانی دارد. او گفت: “این روش خوبی بود برای ترکیب همه شاخه های علم و همچنین برنامه نویسی، چیزی که به نظر من جالب تر است.”

این مطالعه به دنبال مقاله‌ای در سال 2019 است که در آن آزمایشگاه رایس فرآیندهای تصادفی (تصادفی) را مدل‌سازی کرد تا بفهمد چرا برخی از سلول‌های سرطانی بر دفاع بدن غلبه می‌کنند و باعث گسترش بیماری می‌شوند.

کولومیسکی گفت، اما درک اینکه چگونه این سلول‌ها در وهله اول سرطانی می‌شوند می‌تواند به جلوگیری از آنها در پاس کمک کند. او گفت: «این پیامدهایی برای پزشکی شخصی دارد. “اگر یک آزمایش بافتی بتواند جهش ها را پیدا کند، چارچوب ما ممکن است به شما بگوید که آیا احتمال ابتلا به تومور وجود دارد یا خیر و آیا نیاز به معاینات مکرر دارید یا خیر. من فکر می کنم این چارچوب قدرتمند می تواند ابزاری برای پیشگیری باشد.”


محاسبات شیمیدانان ممکن است پیش بینی سرطان را افزایش دهد


اطلاعات بیشتر:
حمید تیموری و همکاران، مسیرهای بهینه کنترل تثبیت جهش های متعدد در زمان شروع سرطان، مجله بیوفیزیکی (2022). DOI: 10.1016/j.bpj.2022.05.011

ارائه شده توسط دانشگاه رایس

نقل قول: شیمیدان‌ها شانس پیشگیری از سرطان را تغییر می‌دهند (2022، 17 مه) در 17 مه 2022 از https://medicalxpress.com/news/2022-05-chemists-skew-odds-cancer.html بازیابی شده است.

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.