_ Mai multe tipuri de cancer pot fi tratate cu medicamente decât se credea anterior

Până la 50% dintre proteinele de semnalizare a cancerului despre care se credea că erau imune la tratamentele medicamentoase din cauza lipsei de regiuni proteice care pot fi vizate pot fi de fapt tratabile, potrivit unui nou studiu de la Perelman School of Medicine de la Universitatea din Pennsylvania. Descoperirile, publicate luna aceasta în Nature Communications, sugerează că pot exista noi oportunități de a trata cancerul cu medicamente noi sau existente.

Cercetătorii, clinicienii și farmacologii care caută să identifice noi modalități pentru a trata afecțiunile medicale - de la cancer la boli autoimune - se concentrează adesea pe buzunarele de proteine, zone din structurile proteice de care se pot lega anumite proteine ​​sau molecule. În timp ce unele buzunare sunt ușor identificabile în cadrul unei structuri de proteine, altele nu sunt. Aceste buzunare ascunse, denumite buzunare criptice, pot oferi noi oportunități de a se lega medicamentele. Cu cât oamenii de știință și clinicienii trebuie să vizeze mai multe buzunare cu medicamente, cu atât mai multe oportunități au de a controla boala.

Echipa de cercetare a identificat noi buzunare folosind o rețea neuronală proiectată de Penn, numită PocketMiner, care este inteligența artificială care prezice unde se formează buzunarele criptice dintr-o singură structură de proteine ​​și învață de la sine. Folosind PocketMiner – care a fost antrenat pe simulări rulate pe cel mai mare super computer din lume – cercetătorii au simulat structuri de proteine ​​unice și au prezis cu succes locațiile pungilor criptice în 35 de structuri de proteine ​​legate de cancer în mii de zone ale corpului. Aceste ținte odată ascunse, identificate acum, deschid noi abordări pentru tratarea potențial a cancerului existent.

Mai mult, în timp ce au prezis cu succes buzunarele criptice, metoda folosită de oamenii de știință în acest studiu a fost mult mai rapidă decât simularea anterioară sau metode de învățare automată. Rețeaua permite cercetătorilor să decidă aproape instantaneu dacă o proteină este probabil să aibă buzunare criptice înainte de a investi în simulări sau experimente mai costisitoare pentru a urmări în continuare un buzunar prezis.

„Mai mult de jumătate dintre proteinele umane sunt considerate nedrogabile din cauza la o aparentă lipsă de proteine ​​de legare în instantaneele pe care le avem”, a spus Gregory R. Bowman, Ph.D., profesor de Biochimie și Biofizică și Bioinginerie la Penn și autorul principal al studiului. „Această cercetare PocketMiner și alte cercetări similare nu numai că prezic buzunare drogabile în structurile proteinelor critice legate de cancer, dar sugerează că majoritatea proteinelor umane probabil au, de asemenea, buzunare drogabile. Este o descoperire care oferă speranță celor cu boli netratabile în prezent.”

La sfârșitul experimentelor echipei, rețeaua neuronală a identificat probabil buzunare criptice în 50% din structurile de proteine ​​testate, despre care se credea anterior că sunt „nedrogabile” și că nu conțin buzunare. Acest lucru poate însemna că multe tipuri de cancer cândva considerate netratabile cu medicamente ar putea fi tratate eficient.

În lucrarea lor, cercetătorii au evidențiat două structuri proteice cheie, în cadrul căilor de semnalizare a cancerului, unde probabil există buzunare criptice, despre care spun ei că ar trebui să existe. să fie urmărite la proiectarea de noi medicamente. Prima, proteina WNT2 din calea Jak/Stat este o parte integrantă a semnalizării cancerului în multe tumori solide. Al doilea este PIM2, o enzimă specială care este implicată ca factor declanșator al mai multor tipuri de cancer, inclusiv cele de plămân, prostată și sân, precum și leucemie și mielom.

Acest tip de cercetare este posibil la Penn datorită Folding@home, o rețea de calcul distribuită gestionată de Bowman, în care voluntarii laici, fără a fi necesare cunoștințe de calculator sau academice, permit ca computerul lor să fie folosit pentru a ajuta la conducere. experimente și simulări. Acest lucru duce la mai multe date și calcule mai rapide decât ar putea produce orice supercomputer. Datorită rețelei de calcul distribuite și rețelei neuronale PocketMiner, rata de succes și viteza generală la identificarea potențialelor buzunare criptice a fost de aproximativ un milion de ori mai rapidă decât alte metode de predicție utilizate pentru a găsi potențiale buzunare criptice.

„Folding”. @home și acest studiu punctează importanța computerelor în biochimie și biofizică. Calculatoarele nu vor înlocui laboratorul în curând", a spus Bowman. „Dar utilizând mai întâi computere, software și cod inovator, cercetătorii pot efectua cercetări mai puternice și pot formula ipoteze mai bune.”

(Fluierul)