Может ли термодинамика помочь лучше понять рак?
Когда «война с раком» была объявлена ??с подписанием закона National Cancer Act в 1971 году, главной целью врачей было определение потенциальных физических черт, или биомаркеров, которые позволят выявлять заболевание на ранней стадии. По сегодняшний день прогресс в борьбе с раком зависит от понимания причин и молекулярных механизмов болезни.
В новом исследовании в Лос-Анджелесе исследователи проанализировали геном более 2000 пациентов и смогли определить онкоспецифическую сигнатуру гена рака груди, легких, простаты и яичников. В исследовании применяется новый подход к гену – surprisal analysis, который использует принципы термодинамики для изучения взаимосвязи между различными формами энергии, чтобы понять клеточные процессы в раке.
Исследование будет опубликовано в интернет-издании Proceedings of the National Academy of Sciences, а потом и в печатном издании.
Surprisal analysis позволяет исследователям наблюдать, как клеточная энергия расходуется на раковые клетки и как этот процесс влияет на то, каким образом эти клетки выбирают определенные гены.
Выявляя онкоспецифические сигнатуры гена, ученые способны различать с высокой точностью образцы биопсии рака пациентов из контрольных образцов и, возможно, идентифицировать новые биомаркеры рака для раннего выявления заболевания и разработки новых методов лечения.
Соавтор исследования Рафаэль Левин, заслуженный профессор химии и биохимии и медицинской и молекулярной фармакологии, и его коллеги — исследователи надеются, что эти сигнатуры, которые они идентифицируют с использованием surprisal analysis, будут полезны в борьбе с раком.
В том же году, когда была объявлена война с раком, Левин впервые сформулировал surprisal analysis с его коллегами, покойным Ричардом Бернштейном из Калифорнийского университета и Авином Бен-Шаулем, признавая необходимость в лучшем понимании того, как системы используют энергию. С тех пор, surprisal analysis стал важным инструментом для анализа химической, ядерной и физической динамики. За это исследование Левин был удостоен престижной премии Вольфа по химии в 1988 году.
В последние несколько лет Левин и его коллеги попытались расширить этот вид анализа биологических систем.
Новое исследование позволяет предположить, что анализ может быть эффективным подходом к выявлению онкоспецифических сигнатур. Левин и соавторы исследования подчеркивают, что результаты являются предварительными и что любая практическая диагностика в результате этого исследования потребует значительных дополнительных и обширных научных проверок.
Смерти от рака снизились незначительно в последние десятилетия, в основном за счет превентивных мер, таких как отказ от курения и рутинных обследований. Выявление специфических маркеров рака остается проблемой.
Соавторами исследования являются Франсуаза Ремакл, профессор химии из Университета Льежа в Бельгии и директор по исследованиям в Бельгийского национального фонда научных исследований (FNRS), и ведущий автор Сохила Задран, младший научный сотрудник факультета школы медицины Дэвида Геффена при Калифорнийском университете.