นักวิจัยใช้การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อทำความเข้าใจว่ากระบวนการผลัดเซลล์ผิวใหม่ส่งผลต่อวิวัฒนาการของเซลล์ผิวอย่างไร
เนื้อเยื่อปกติของมนุษย์ทั้งหมดได้รับการกลายพันธุ์เมื่อเวลาผ่านไป การกลายพันธุ์เหล่านี้บางส่วนอาจเป็นการกลายพันธุ์ที่เป็นตัวขับเคลื่อนซึ่งส่งเสริมการพัฒนาของมะเร็งผ่านการเพิ่มจำนวนและการรอดชีวิตที่เพิ่มขึ้น ในขณะที่การกลายพันธุ์อื่นๆ อาจเป็นการกลายพันธุ์โดยสารที่เป็นกลางซึ่งไม่มีผลกระทบต่อการพัฒนาของมะเร็ง ปัจจุบัน ยังไม่มีความชัดเจนว่ากระบวนการผลัดเซลล์ ผิว ใหม่ตามปกติของผิวหนังที่เรียกว่าสภาวะสมดุลส่งผลต่อการพัฒนาและวิวัฒนาการของการกลายพันธุ์ของยีนในเซลล์อย่างไร ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในProceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ) ศูนย์มะเร็งมอฟฟิตต์ใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์และคอมพิวเตอร์เพื่อแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของสภาวะสมดุลของผิวหนังต่อการกลายพันธุ์ของคนขับและผู้โดยสาร โฆษณา เซลล์ผิวหนังได้รับวงจรชีวิตและความตายตามปกติของภาวะธำรงดุล เซลล์ในชั้นฐานด้านล่างจะเพิ่มจำนวน เติบโต และเคลื่อนตัวเข้าสู่ชั้นบนของผิวหนังในขณะที่เกิดการเปลี่ยนแปลงและการเจริญเติบโตของเซลล์ ในที่สุด เซลล์ผิวหนังจะย้ายเข้าสู่ชั้นบนสุดของผิวหนังซึ่งสร้างเกราะป้องกัน ตายและหลุดลอกออก โดยทั่วไปแล้วสภาวะสมดุลจะคงอยู่ในผิวหนัง ความหนาและการเติบโตของมันไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเวลาผ่านไป แม้จะมีการสะสมของการกลายพันธุ์ก็ตาม สิ่งนี้แตกต่างจากเนื้อเยื่อประเภทอื่นที่มีการเติบโตและเพิ่มจำนวนมากขึ้นเนื่องจากการกลายพันธุ์ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ยังไม่แน่ใจว่าการกลายพันธุ์ของเซลล์ในผิวหนังมีวิวัฒนาการอย่างไรและก่อตัวเป็นโคลนย่อยหรือกลุ่มเซลล์ที่ได้มาจากเซลล์แม่เพียงเซลล์เดียว โดยไม่ส่งผลกระทบต่อสภาวะสมดุลของผิวหนังปกติ นักวิจัยของ Moffitt ได้พัฒนาแบบจำลองคอมพิวเตอร์เพื่อจัดการกับความไม่แน่นอนเหล่านี้และปรับปรุงความเข้าใจเกี่ยวกับผลกระทบของสภาวะสมดุลของผิวหนังต่อการกลายพันธุ์ของยีนและวิวัฒนาการของ subclone การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์สามารถระบุความสัมพันธ์ทางชีววิทยาที่ซับซ้อนระหว่างเซลล์ที่ไม่สามารถศึกษาได้ในห้องปฏิบัติการทั่วไป นักวิจัยได้สร้างแบบจำลองขึ้นจากโครงสร้างปกติของผิวหนัง ซึ่งรวมถึงจำนวนเซลล์คงที่ตามการผลัดเซลล์ใหม่ ความสูงของเนื้อเยื่อคงที่ และจำนวนเซลล์ต้นกำเนิดที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะคงที่ พวกเขารวมข้อมูลการกลายพันธุ์ของผู้ป่วยโดยใช้ GATTACA ซึ่งเป็นเครื่องมือที่ช่วยให้คุณสามารถแนะนำและติดตามการกลายพันธุ์ในแบบจำลองเพื่อประเมินว่าการกลายพันธุ์และการสัมผัสรังสียูวีส่งผลกระทบต่อสภาวะสมดุลของผิวหนังและประชากรโคลนอย่างไร พวกเขายังตรวจสอบผลกระทบของยีนสองตัวที่มักกลายพันธุ์ในมะเร็งผิวหนังที่ไม่ใช่มะเร็งผิวหนัง "การศึกษานี้กระตุ้นให้เกิดการสร้างเครื่องมือใหม่หลายอย่าง เช่น GATTACA ซึ่งช่วยให้คุณสามารถกระตุ้นและติดตามการกลายพันธุ์ของความละเอียดของคู่เบสในกรอบการสร้างแบบจำลองที่อิงกับเอเจนต์ใด ๆ ด้วยข้อมูลตำแหน่งชั่วคราว เชิงพื้นที่ และจีโนม" Ryan Schenck ผู้เขียนนำของการศึกษากล่าว , Ph.D., โปรแกรมเมอร์เนื้องอกวิทยาทางคณิตศาสตร์ในแผนกมะเร็งวิทยาทางคณิตศาสตร์บูรณาการของมอฟฟิตต์ "ร่วมกับเพื่อนร่วมงานในห้องปฏิบัติการของฉัน Dr. Chandler Gatenbee เรายังพัฒนา EvoFreq เพื่อช่วยให้เห็นภาพไดนามิกของวิวัฒนาการ ซึ่งขณะนี้ถูกนำไปใช้ในสิ่งพิมพ์จำนวนมากของเรา" นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าการกลายพันธุ์ของทั้งผู้โดยสารและคนขับมีอยู่ในโคลนย่อยภายในผิวหนังที่มีขนาดและความถี่ใกล้เคียงกัน การกลายพันธุ์ส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นในสเต็มเซลล์ที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะจะสูญหายไปหรือมีอยู่ในสำเนาย่อยที่มีขนาดเล็กลงเนื่องจากการตายของเซลล์ต้นกำเนิดแบบสุ่มและการเปลี่ยนทดแทน ในขณะที่สำเนาย่อยที่มีขนาดใหญ่ขึ้นน่าจะเกิดจากการคงอยู่และอายุที่มากขึ้น ไม่ค่อยมีการสังเกตการโคลนย่อยของ NOTCH1 และ TP53 ขนาดใหญ่เนื่องจากจะทำลายสภาวะสมดุลของผิวหนัง อย่างไรก็ตาม subclones ขนาดใหญ่ที่มีอยู่นั้นน่าจะเกิดขึ้นตั้งแต่อายุยังน้อย นักวิจัยใช้แบบจำลองของพวกเขาเพื่อพิจารณาว่าเมื่อใดที่โคลนย่อยที่มีการกลายพันธุ์ของ NOTCH1 และ TP53 มีข้อได้เปรียบด้านการออกกำลังกายแบบคัดเลือกเหนือเซลล์ข้างเคียงที่ไม่มีการกลายพันธุ์ พวกเขาแสดงโดยใช้แบบจำลองว่าการโคลนย่อยที่มีการกลายพันธุ์ของ NOTCH1 อาจป้องกันเซลล์ข้างเคียงไม่ให้แบ่งตามตำแหน่ง ในขณะที่โคลนย่อยที่มีการกลายพันธุ์ของ TP53 อาจต้านทานการตายของเซลล์จากการสัมผัสรังสียูวี นักวิจัยหวังว่าแบบจำลองของพวกเขาสามารถใช้เพื่อศึกษากระบวนการอื่น ๆ ที่ได้รับผลกระทบจากสภาวะสมดุลที่ไม่สามารถศึกษาได้ด้วยวิธีการทางห้องปฏิบัติการทั่วไป Alexander Anderson, Ph.D., ประธานของ Ph.D. Alexander Anderson, Ph.D., ประธานของ Alexander Anderson, Ph.D., ประธานของ A. Alexander Anderson, Ph.D., Chief of กล่าว ภาควิชาเนื้องอกวิทยาทางคณิตศาสตร์บูรณาการของมอฟฟิตต์ "แบบจำลองนี้มุ่งมั่นที่จะจัดหาวิธีการในการสำรวจกลไกของการเพิ่มสมรรถภาพในเนื้อเยื่อปกติ สภาวะสมดุล และเป็นกรอบง่ายๆ สำหรับนักวิจัยในอนาคตในการสร้างแบบจำลองกลไกที่ตั้งสมมติฐานไว้ภายในเนื้อเยื่อ squamous" การศึกษานี้ได้รับการสนับสนุนโดยทุนที่ได้รับจากสถาบันมะเร็งแห่งชาติ (U54CA193489, U54CA217376, P01 CA196569, U01CA23238), Wellcome Trust (108861/7/15/7, 206314/Z/17/Z), Wellcome Center for Human Genetics (203141/7/16/7) และ Moffitt's Center of Excellence for Evolutionary Therapy
โพสต์โดย : pppp
