Наука помогала и до сих пор помогает человечеству выйти на новый уровень понимания самих себя, своего тела и окружающего мира. Как люди, мы настолько развились, что проблемы, которые когда-то казались неразрешимыми, сегодня кажутся слишком простыми. Даже covid-19, одна из причин, из-за которой мы потеряли стольких наших близких и испытывали моральные и финансовые трудности, теперь считается обычной простудой, которую легко вылечить. К сожалению, мы не можем сказать то же самое о других болезнях, которые до сих пор являются полной загадкой, мы можем знать их происхождение, причины и симптомы, но мы не выяснили, как полностью излечить их или даже предотвратить их, известные как рак, один по данным Всемирной организации здравоохранения, одна из основных причин смертности во всем мире, на которую приходится около 10 миллионов смертей в 2020 году. Наиболее распространенными типами рака, которые уносят наибольшее количество жизней во всем мире, являются рак молочной железы, рак легких, рак желудка, рак толстой и прямой кишки. Научная эволюция ведет не только к открытиям, изменившим мир, но прежде всего к рождению новых методов и инструментов, которые могут помочь в этих решениях. мы собрались здесь сегодня, чтобы поговорить о том, что может предложить биоинформатика и какой именно вклад она вносит в медицинские исследования рака, надеясь, что когда-нибудь мы найдем конкретное решение этой проблемы. но сначала:
ЧТО ТАКОЕ РАК?
Рак — это заболевание, при котором некоторые клетки организма бесконтрольно растут и распространяются на другие части тела, что мы называем нерегулируемой и неограниченной пролиферацией клеток, оно проявляется в виде роста на молекулярном уровне. Они могут возникать в любом месте тела и могут поражать людей всех возрастных групп, социально-экономических слоев и рас. Не все виды рака вызывают смерть, при своевременном обнаружении и правильном лечении некоторые виды рака можно вылечить, но, к сожалению, не все. Существует два типа рака: злокачественный и доброкачественный. Опухоли могут быть доброкачественными (нераковыми) или злокачественными (раковыми). Доброкачественные опухоли имеют тенденцию к медленному росту и не распространяются. Злокачественные опухоли могут быстро расти, проникать в близлежащие нормальные ткани и разрушать их, а также распространяться по всему телу. Обычно человеческие клетки растут и размножаются (через процесс, называемый митозом, который вызывает клеточное деление), образуя новые клетки по мере необходимости в них. Когда клетки стареют или повреждаются, они умирают, и их место занимают новые клетки. Иногда этот упорядоченный процесс нарушается, и аномальные или поврежденные клетки растут и размножаются, когда они не должны, теперь они могут создавать свое кровоснабжение, отрываясь от органа происхождения, а также путешествуя и распространяясь на другие органы тела. Эти клетки могут образовывать опухоли, которые представляют собой куски ткани. они возникают в результате определенных изменений на молекулярном уровне в ответ на многочисленные внешние или внутренние раздражители. Различные ключевые изменения, которые происходят в раковой клетке, включают новую способность к пролиферации без каких-либо сигналов роста, сильную устойчивость к сигналам, подавляющим рост, обычные механизмы гибели клеток и отказ в восстановлении поврежденной ДНК. Теперь они могут вовлекать окружающие ткани.
КАК ЭТО РАЗВИВАЕТСЯ?
Рак является генетическим заболеванием, расположенным в основных физических единицах наследования. Гены расположены в виде длинных нитей плотно упакованной ДНК, называемых хромосомами. это вызвано изменениями в структуре этих хромосом, которые контролируют то, как функционируют наши клетки, особенно то, как они растут и делятся.
Генетические изменения, вызывающие рак, могут произойти из-за ошибок, возникающих при аномальном делении клеток, или из-за повреждения исходной ДНК, вызванного вредными веществами в окружающей среде, такими как химические вещества в табачном дыме и ультрафиолетовые лучи солнца, которые привести впоследствии к выработке ненужных белков, они также могут быть унаследованы от наших родителей. Организм обычно уничтожает клетки с поврежденной ДНК до того, как они станут раковыми. Но способность организма делать это снижается с возрастом. Это одна из причин, по которой в более позднем возрасте повышается риск развития рака. Хотя мы знаем, как и почему возникает этот вид генетического заболевания, мы до сих пор не придумали конкретного лекарства или лечения для него, потому что рак каждого человека имеет уникальную комбинацию генетических изменений. По мере того, как рак продолжает расти, будут происходить дополнительные изменения. Даже в пределах одной опухоли разные клетки могут иметь разные генетические изменения. Поэтому у нас нет конкретной известной цели для атаки.
ЧТО ТАКОЕ БИОИНФОРМАТИКА?
Биоинформатика - это отрасль науки, которая объединяет информатику, математику, статистику, химию и инженерию для анализа, исследования, интеграции и использования данных биологических наук в исследованиях и разработках. Он занимается хранением, поиском, анализом и интерпретацией биологических данных с использованием компьютерного программного обеспечения и инструментов. За последнее десятилетие быстрый рост информации и технологий стал непреодолимым препятствием для лабораторных ученых в обработке экспериментальных результатов. Традиционные подходы к исследованию по принципу «ген за геном» необходимо пересмотреть, чтобы удовлетворить рост и потребность биологических исследований в понимании истинной биологии. Новые технологии, такие как геномное секвенирование и чипы микрочипов, генерируют огромные объемы данных, которые помогают сделать управление данными и интеграцию нескольких платформ очень важными. затем следует анализ и интерпретация данных для достижения биологического понимания и терапевтического прогресса. Глобальные взгляды на анализ
необходим объем информации, и традиционные подходы к лабораторной работе неуклонно меняются в сторону эры биоинформатики. Исследования переходят от ограниченной лабораторной среды к работе с компьютерами в среде «виртуальной лаборатории».
ВКЛАД БИОИНФОРМАТИКИ В ИССЛЕДОВАНИЯ РАКА:
это помогло открыть новые биомаркеры для диагностики рака. было замечено, что инструменты и базы данных биоинформатики использовались для обнаружения различных диагностических биомаркеров, которые были связаны с различными типами рака, такими как рак шейки матки, рак яичников, рак поджелудочной железы и рак легких. Таким образом, обнаруженные биомаркеры помогают улучшить раннее выявление рака и, следовательно, снизить смертность от рака. также было замечено, что некоторые из биомаркеров, обнаруженных для одного типа рака, также были общими для других типов рака. Таким образом, биоинформатика играет жизненно важную роль в улучшении диагностики рака путем обнаружения биомаркеров, которые можно использовать для диагностики рака. Это также помогает идентифицировать общие биомаркеры и дифференциально экспрессируемые гены при различных типах рака, что еще больше улучшает процесс диагностики рака.
Биоинформатика привела к открытию микрочипов ДНК, которые представляют собой метод, позволяющий одновременно измерять уровень транскрипции для каждого гена в геноме (экспрессии генов), что может быть проблемой обнаружения закономерностей. Это позволяет отслеживать образцы в течение некоторого времени, чтобы увидеть экспрессию генов с течением времени.
Тематические исследования по применению инструментов и баз данных биоинформатики в диагностике рака: инструменты и базы данных биоинформатики сыграли ключевую роль в улучшении процесса диагностики различных типов рака. Чтобы понять, как описанные инструменты и базы данных биоинформатики использовались для улучшения процесса диагностики рака, были рассмотрены три различных тематических исследования. Рассмотренные тематические исследования включали улучшение диагностики рака трех наиболее распространенных типов рака, включая рак шейки матки, рак молочной железы и рак поджелудочной железы.
а) Рак шейки матки — одно из самых опасных заболеваний, поражающих женщин всех возрастов. Однако благодаря сочетанию технологии высокопроизводительного секвенирования и инструментов биоинформатики для анализа полученных данных было обнаружено несколько новых характеристик генов и сигнальных путей, которые можно использовать для диагностики рака шейки матки. Таким образом, характеристики генов и сигнальные пути могут быть использованы для обнаружения клеточных патологий на очень ранней стадии, что улучшает диагностику заболеваний, прогноз и процесс рецидивов.
б) рак молочной железы; Рак молочной железы представляет собой главную проблему биомедицинских исследований, поскольку это наиболее часто диагностируемый вид рака у женщин, смертность от которого в последние годы растет. Ранняя диагностика и лечение рака молочной железы имеют первостепенное значение. Диагноз рака молочной железы ставится с помощью магнитно-резонансной томографии, УЗИ, маммографии, позитронно-эмиссионной томографии и биопсии, но эти методы: дорого, с низкой чувствительностью и долго. Биоинформатика представляет собой более быстрый и эффективный подход к выявлению биомаркеров рака молочной железы для раннего выявления и, следовательно, диагностики рака молочной железы.
в) рак поджелудочной железы; В желудочно-кишечном тракте часто встречается рак поджелудочной железы с плохим прогнозом. Раннее обнаружение биомаркеров рака поджелудочной железы полезно для своевременного выявления и лечения, чтобы улучшить прогноз и снизить связанные с ним показатели смертности благодаря биоинформатике и ее базам данных.
В заключение, биоинформатика рака играет важную роль в мониторинге и прогнозировании эффективности и действенности прецизионной медицины, которая обеспечивает наиболее безопасную и эффективную терапевтическую стратегию, основанную на вариациях генов и белков каждого субъекта. как новая стратегия, это один из наиболее важных и полезных подходов к системной клинической медицине для клинических исследований и приложений, чтобы улучшить результаты лечения пациентов с раком. Тематическая серия по биоинформатике рака предоставляет ученым уникальную и выдающуюся платформу и возможность интегрировать омиксную науку, инструменты и данные биоинформатики, клинические исследования, биомаркеры конкретных заболеваний и динамические сети с точной медициной для совместной борьбы с раком и улучшения качества жизни. больных раком.
