кухина

Д-р Гай Адами и д-р Джоел Шварц от Университета на Илинойс в Чикагския колеж по дентална медицина използват силата на големите данни, за да променят пейзажа на превенцията на рака на устната кухина. За целта те комбинират най-новите постижения в машинното обучение с един от най-старите функционални хранителни продукти в света: зелен чай.

С екип от експерти по устни науки и компютърни специалисти д-р Адами и д-р Шварц, професори в Катедрата по орална медицина и диагностични науки, имат за цел да получат представа за това как различните хора реагират на полифенолите, открити в зеления чай чрез геномния анализ на молекули, наречени РНК. Тези полифеноли, присъстващи и в много други често срещани храни и напитки, са показани в проучвания върху животни, за да намалят риска от развитие на рак и прогресия.

„Ако знаехме кои хора показват най-голяма реакция към пиенето на зелен чай и бихме могли да го приложим за профилактика на рака, бихме могли да разработим по-ефективни лечения или дори персонализирани лекарства“, каза д-р Адами.

Използвайки проби от устата, екипът знаеше, че са предприели нещо поради забележими промени във видовете бактерии, открити в устата на пиещите чай. От тези проби, взети с помощта на инструмент, подобен на четка за зъби, те анализираха промените на РНК в клетките от езика и венците. „Със стандартните методи за анализ не можехме да сме сигурни, че чаят прави нещо на клетките, защото променливостта на данните го направи неубедителна“, каза д-р Адами.

За да реши това, д-р Адами доведе експерт по изчислителна геномика Саураб Синха, съдиректор на Центъра за знания за геномика (KnowEnG) към Университета на Илинойс Урбана-Шампайн и доцент в Катедрата по компютърни науки.

„Това, което нашият център и платформа KnowEnG прави, е да превърне големите данни в знания, използвайки комбинация от наука за данни и машинно обучение, за да подобри анализа на изследванията на геномиката“, обяснява д-р Sinha.

Използвайки новата облачна платформа, екипът успя да извърши много по-задълбочен анализ на това как полифенолите взаимодействат с човешките клетки. Те допълнително подобриха тези прозрения, използвайки силата на машинното обучение, като интегрираха своите малки извадки с много по-голяма база от знания за генните взаимоотношения и друга биоинформатика, разработена в продължение на десетилетия от огромна общност за изследователска геномика.

„След пускане на данните през платформата KnowEng, беше като включена крушка. Можехме ясно да видим ефектите на зеления чай върху клетките, облицоващи устата “, каза д-р Адами.

Защо зелен чай?

Полифенолите са категория химикали, които се срещат естествено в много от зеленчуците и плодовете, които ядем. Те предлагат няколко ползи за здравето, включително ролята им на антиоксиданти, които могат да се борят с увреждането на клетките, както и техните ефекти върху намаляването на възпалението и подпомагането на борбата с рака. Зеленият чай е богат на полифеноли и предлага редица други ползи за здравето. Въпреки това, връзката му с борбата с рака все още не е добре разбрана.

Д-р. Екипът на Adami и Schwartz анализира ефектите на полифенолите на зеления чай върху клетките в устата и гените, които те изразяват, за по-добро разбиране на това как те могат да предотвратят рака на устната кухина. Проучването включва 11 субекта и анализира 360 микроРНК. По-конкретно, те искаха да знаят дали има някакви разлики в микроРНК между една група, която пиеше зелен чай в продължение на четири седмици, и друга, която не.

МикроРНК често се избират за анализ в съвременните изследвания на рака като потенциални диагностични биомаркери и терапевтични цели. Те влияят на множество процеси, които са от значение за рака, като клетъчна пролиферация, метаболизъм, диференциация и миграция.

При традиционните методи за анализ не беше ясно дали зеленият чай прави нещо на клетките поради променливост на данните. Чрез по-задълбочено ниво на геномния анализ, екипът успя ясно да види как РНК се променят в синхрон след пиене на зелен чай и как клетките на някои хора са по-чувствителни към полифенолите на зеления чай от други.

„Най-големият момент„ а-ха “беше, когато видяхме промените в бактериите в пиещите чай само след 4 седмици“, каза д-р Адами. „Дълбокият геномичен анализ ни позволява да откриваме промени в РНК, като същевременно гарантираме, че не просто виждаме неща, които са се случили случайно.“

Прилагане на машинно обучение за подобряване на здравето на устната кухина

Базираният в облак KnowEnG е аналитична платформа, която се възползва от алгоритмите, използвани успешно в други начинания за извличане на данни, включително функциите за търсене на Google, но преди това не са били прилагани за интерпретация на геномни данни. Поставяйки своите нови резултати в контекста на Мрежата на знанието, биомедицинските изследователи могат да направят мощен анализ на нови геномни и транскриптомни набори от данни.

„Тези проучвания бяха много подходящи за нашите изчислителни геномни възможности, тъй като нашите дълбоки методи за анализ могат да помогнат да се отговори на въпроси, които избягват изследователите за известно време, и тези отговори може един ден да доведат до подобрения в начина, по който ракът, особено ракът на главата и шията, се диагностицират и лекуват “, каза д-р Sinha, който ръководи платформата KnowEnG.

Мрежата от знания на KnowEnG комбинира огромен обем предишни данни от множество висококачествени публични източници на геномна информация и интегрира информацията с нови данни от изследвания. Това помага на изследователите да разберат и идентифицират по-добре връзката между гените и клетките, как РНК и miRNAs регулират клетъчната активност и прогресията на заболяването в контекста на геномно проучване.

Промяна на бъдещето на рака на устната кухина

Екипът планира допълнителни изследвания, за да разбере по-добре значението на промените в РНК. „Докато изчислителните биологични методи ни накараха да идентифицираме промените в човешката РНК на устната клетка с консумация на зелен чай, все още не знаем какво означават тези промени“, казва Адами.

Със сигурност има нужда от такова изследване, което да обещае един ден да спести милиони от диагноза рак.

Тази година в САЩ над 43 хиляди души ще бъдат диагностицирани и над 9 хиляди ще умрат от рак на главата и шията (рак на устата и гърлото). Болестта е шестият най-често срещан тип рак в световен мащаб и остава основна причина за смърт и увреждане.

Попитайте експерта: Какво е рак на устната кухина?

Имате въпроси относно рака на устната кухина? Вземете фактите от двама от нашите експерти по рака на устната кухина, включително значението на ранното откриване, това е свързано с цялостното ни здраве и как напредваме в научните изследвания за подобряване на диагностиката и лечението на рака на устната кухина.

Изследователите от UIC продължават да работят върху открития, които един ден могат да ни приближат до лечението и ефективните превантивни мерки. От персонализирани химиотерапевтични лечения до подобрен скрининг и превантивни диети, има значително обещание за отключване на безпрецедентна медицинска прецизност.

„В нашия център (KnowEnG) използваме подобен геномен анализ, за ​​да определим правилното медикаментозно лечение за конкретни видове рак, където няма ясен отговор кое лекарство или дозировка е най-доброто“, казва д-р Синха.

Един ден бърз тампон на устата по време на рутинен физически преглед може да бъде в състояние да генерира проба от генетични данни, която бързо може да доведе до диагностика и превантивно лечение. От приспособени химиотерапевтични лечения до подобрен скрининг и превантивни диети, големите данни имат значително обещание за отключване на безпрецедентна медицинска прецизност.

„Всеки човек е различен и ние се надяваме един ден да използваме тези разлики, за да помогнем на тези, които страдат от рак и други заболявания на устната кухина“, каза д-р Адами.

Това е добра новина за над един милион души, диагностицирани с рак тази година в САЩ.

Клиниката по орална медицина към Университета на Илинойс в Чикаго предлага широк спектър от диагностични и нехирургични методи за лечение на заболявания на лигавицата на устната кухина, включително орални усложнения от медицинска терапия, включително лечение на рак (т.е. химиотерапия и лъчева терапия); орални промени, свързани със системни заболявания; дисфункция на слюнчените жлези и сухота в устата; Възпалителни състояния, включително лигавични автоимунни заболявания; вирусни, бактериални и гъбични инфекции; доброкачествени израстъци; диагностика на рак на устната кухина и предракови лезии; афти; лош дъх; вкусови промени; орални прояви на ХИВ. Използваме мултидисциплинарен подход за експертна диагностика и лечение на тези заболявания на устната лигавица.

Клиниката по орална медицина се обслужва от преподаватели, които имат богат професионален опит и опит във всички аспекти на оралната медицина и клиничната орална патология. Ние сме единственият академичен център от този вид в Чикаго.

Услуги

Състояния, рутинно лекувани

  • Орални усложнения от медицинска терапия, включително лечение на рак (т.е. химиотерапия и лъчетерапия)
  • Перорални промени, свързани със системни заболявания
  • Дисфункция на слюнчените жлези и сухота в устата
  • Възпалителни състояния, включително автоимунни заболявания на лигавицата
  • Вирусни, бактериални и гъбични инфекции
  • Доброкачествени израстъци
  • Диагностика на рак на устната кухина и предракови лезии
  • Рани от рани
  • Лош дъх
  • Промени във вкуса
  • Устни прояви на ХИВ

Нашия подход

Използваме мултидисциплинарен подход за експертна диагностика и лечение на тези заболявания на устната лигавица. Екипът по орална медицина си сътрудничи с всички стоматологични дисциплини, включително пародонтология, ендодонтия и орална хирургия, както и с редица медицински дисциплини, включително УНГ, дерматология, онкология, неврология, хематология, рентгенология, хирургия и психиатрия.