西北醫(yī)學(xué)的一項研究已經(jīng)確定了一種驅(qū)動乳腺癌干性和轉(zhuǎn)移的蛋白質(zhì)

西北醫(yī)學(xué)的一項研究已經(jīng)確定了一種驅(qū)動乳腺癌干性和轉(zhuǎn)移的蛋白質(zhì)。這些發(fā)現(xiàn)由機(jī)器學(xué)習(xí)實現(xiàn)，發(fā)表在eLife雜志上。

具有干細(xì)胞祖細(xì)胞特性(干細(xì)胞性)的腫瘤啟動細(xì)胞被認(rèn)為對許多癌癥的癌癥發(fā)展和轉(zhuǎn)移再生至關(guān)重要。然而，根據(jù)該研究的資深作者劉慧平博士，血液學(xué)和腫瘤學(xué)系藥理學(xué)和醫(yī)學(xué)教授，闡明潛在的分子網(wǎng)絡(luò)一直具有挑戰(zhàn)性。

結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)和實驗研究，Liu和她的團(tuán)隊證明，蛋白膜CD81與另一種先前發(fā)現(xiàn)的腫瘤起始細(xì)胞標(biāo)志物CD44相互作用，促進(jìn)三陰性乳腺癌(TNBC)的腫瘤細(xì)胞簇形成和肺轉(zhuǎn)移。

“這些發(fā)現(xiàn)拓寬了乳腺癌細(xì)胞干細(xì)胞的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的知識，可能對治療靶向具有重要意義，”劉說。

TNBC占新診斷乳腺癌病例的10%至15%，高度轉(zhuǎn)移，長期生存率低。TNBC轉(zhuǎn)移至內(nèi)臟器官，如肺，肝和腦。雖然導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞擴(kuò)散的細(xì)胞機(jī)制在很大程度上仍然是未知的，但蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)提供了一個線索，劉說。

“我們知道蛋白質(zhì)功能及其網(wǎng)絡(luò)是直接介導(dǎo)細(xì)胞表型和表現(xiàn)的骨架的一部分，”她說。

在之前的研究中，劉的實驗室發(fā)現(xiàn)，乳腺腫瘤起始細(xì)胞標(biāo)志物CD44介導(dǎo)循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)簇(兩個或多個細(xì)胞)的形成，其在這些簇中的富集表達(dá)預(yù)測乳腺癌患者，特別是TNBC患者的不利總體生存。CTC集群在播種轉(zhuǎn)移方面的效率比單個CTC高出100倍。

在這項研究中，為了表征CD44的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)CD44與CD81結(jié)合以進(jìn)行協(xié)調(diào)的膜定位，并且兩者都是最佳自我更新，CTC簇形成和轉(zhuǎn)移所必需的，強(qiáng)調(diào)了CD44和CD81在轉(zhuǎn)移中的細(xì)胞粘附和細(xì)胞間相互作用中不可或缺的功能，劉說。

為了證明兩種膜蛋白之間的伙伴關(guān)系，科學(xué)家們使用了一種復(fù)雜的、基于計算算法的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)建模(機(jī)器學(xué)習(xí))來預(yù)測蛋白質(zhì)相互作用中涉及的界面區(qū)域和氨基酸殘基。然后使用實驗方法來驗證CD44和CD81界面相互作用。

“機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)改變了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)建模，極大地促進(jìn)了TNBC和其他轉(zhuǎn)移性疾病的分子理解和治療發(fā)展，”劉說。

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