Генетики создали математическую модель развития некоторых типов рака

Фото: Ed Uthman /flickr

Ученые проанализировали данные генетического анализа множества образцов рака разного типа и пришли к выводу, что эволюция некоторых из них не подвержена естественному отбору. Таким образом, генетические процессы в раковой популяции подчиняются простым математическим законам, которые также описывают многие природные явления.

Одной из ключевых проблем лечения и диагностики многих видов рака является отсутствие методики достоверного предсказания развития заболевания. Зачастую ситуация осложняется тем, что опухоль весьма неоднородна по своему генетическому составу. Для того чтобы выявить общие закономерности генетической эволюции и развития опухоли, ученые из Великобритании проанализировали большой массив данных по различным видам рака. Результаты их исследования опубликованы в журнале Nature Genetics.

В ходе работы ученые проанализировали публично доступные данные высокопроизводительного ДНК-секвенирования нового поколения (NGS – next generation sequencing) для 904 биопсий опухолей 14 видов. Для анализа брали человеческие образцы так называемого твердого рака — опухолей мозга, легких, почек, кишечника и пр. Далее ученые проводили популяционный анализ распространения и возникновения мутаций в отдельных опухолях.

Гипотезой исследования была идея о том, что большинство мутаций, критически важных для развития популяции раковых клеток, возникает еще до начала фазы активного роста опухоли. Таким образом, дальнейшие генетические процессы не подвержены влиянию естественного отбора, и происходят по закону нейтральной эволюции.

На основании теории нейтральной эволюции ученые разработали модель генетического развития опухоли. С ее помощью удалось достоверно описать поведение 323 из 904 образцов. К примеру, модель работала хорошо для рака кишечника, желудка и некоторых типов рака легких, однако не подходила для описания опухоли мозга или поджелудочной железы. По словам ученых, такой результат показывает наличие эволюционного давления в отдельных видах рака, связанных с ограничением пространства или ресурсов.

В будущем генетики планируют усовершенствовать модели для описания генетических процессов в раковых клетках. С применением этих алгоритмов ученые смогут разделить возникающие в процессе онкогенеза мутации на случайные и возникшие под действием естественного отбора. Это позволит более точно предсказывать развитие опухоли по одному генетическому анализу биопсии.
Теги:

Читать еще на Чердаке: