密歇根大學(xué)和印第安納大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一個(gè)癌癥的弱點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞使其不受控制的生長(zhǎng)方式也是一個(gè)弱點(diǎn)，可以利用它來(lái)治療癌癥。他們的機(jī)器學(xué)習(xí)算法可以識(shí)別只有腫瘤細(xì)胞使用的備份基因，使藥物可以精確地針對(duì)癌癥。
研究人員用小鼠來(lái)展示他們治療卵巢癌的創(chuàng)新精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方法。此外，揭示這些弱點(diǎn)的細(xì)胞行為在大多數(shù)癌癥中都很常見(jiàn)，這意味著這些算法可能為各種癌癥產(chǎn)生優(yōu)越的治療計(jì)劃。
密歇根大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程博士研究員Abhinav Achreja和生物醫(yī)學(xué)工程博士副教授Deepak Nagrath在北校園研究中心（NCRC）的生物工程實(shí)驗(yàn)室從事卵巢癌細(xì)胞研究。信
"這可能會(huì)徹底改變精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域，因?yàn)榘邢蛩幬镏粫?huì)影響和殺死癌細(xì)胞，而放過(guò)正常細(xì)胞，"密歇根大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程副教授、發(fā)表在《自然-代謝》上的這項(xiàng)研究的高級(jí)作者Deepak Nagrath說(shuō)。"大多數(shù)抗癌藥物會(huì)影響正常組織和細(xì)胞。然而，我們的策略允許具體針對(duì)癌細(xì)胞"。
這種方法被稱為附帶致死性，它涉及利用從癌細(xì)胞拋棄的基因中獲得的信息來(lái)識(shí)別其弱點(diǎn)。人體配備了各種防御癌癥的措施。癌細(xì)胞過(guò)去有抑制性基因，防止它們擴(kuò)散。然而，這些細(xì)胞有一個(gè)聰明的應(yīng)對(duì)策略；它們只是刪除了包含這些抑制基因的一部分DNA。
在這樣做時(shí)，細(xì)胞通常會(huì)失去其他生存所需的基因。為了避免死亡，細(xì)胞會(huì)找到一個(gè)類似物--可以發(fā)揮類似功能的基因。通常，有一個(gè)或可能有兩個(gè)基因可以介入并執(zhí)行相同的功能以保持細(xì)胞的活力。
如果醫(yī)學(xué)家能確定正確的類屬基因，并以關(guān)閉其對(duì)細(xì)胞的重要功能的方式將其作為目標(biāo)，會(huì)怎么樣呢？
"當(dāng)沒(méi)有被刪除的代謝基因的直接替代物時(shí)，我們的算法使用癌細(xì)胞代謝的數(shù)學(xué)模型來(lái)預(yù)測(cè)它們可能使用的旁系代謝途徑，"U-M生物醫(yī)學(xué)工程的研究員和研究論文的主要作者Abhinav Achreja說(shuō)。"這些代謝途徑對(duì)癌細(xì)胞很重要，可以有選擇地將其作為目標(biāo)"。
攻擊代謝途徑本質(zhì)上是關(guān)閉了細(xì)胞的能量來(lái)源。在檢查卵巢癌細(xì)胞時(shí)，馬薩諸塞州大學(xué)的研究小組將目標(biāo)鎖定在一個(gè)基因上，即UQCR11，該基因經(jīng)常與一個(gè)抑制性基因一起被刪除。UQCR11在細(xì)胞呼吸中起著至關(guān)重要的作用--細(xì)胞為了生存而分解葡萄糖獲得能量。
這一過(guò)程的紊亂會(huì)導(dǎo)致線粒體中一種重要的代謝物NAD+的嚴(yán)重失衡，而線粒體是細(xì)胞進(jìn)行呼吸的地方，盡管困難重重，卵巢癌細(xì)胞仍然依靠它們的備份計(jì)劃而繼續(xù)茁壯成長(zhǎng)。
馬薩諸塞大學(xué)的算法正確地梳理了多種選擇，并成功地預(yù)測(cè)出缺少UQCR11的細(xì)胞將轉(zhuǎn)向基因MTHFD2作為其NAD+的備份供應(yīng)一方。
印第安納大學(xué)醫(yī)學(xué)院的研究人員在實(shí)驗(yàn)室中幫助驗(yàn)證了這些發(fā)現(xiàn)。這個(gè)由醫(yī)學(xué)教授Xiongbin Lu領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了帶有缺失的卵巢癌的基因改造細(xì)胞和動(dòng)物模型。測(cè)試的六只小鼠中，有六只顯示出癌癥大大緩解的情形。
