Умный прибор нашел ключи к самым стойким опухолям: Как белки выдают агрессивность рака

Белковый «измеритель» злокачественности открывает двери для терапий

Знаете, как бывает – рак коварен, непредсказуем, и каждый случай словно уникальная головоломка. Ученые из Бразилии и Польши, кажется, нащупали способ измерить саму его «злобность». И помогла им в этом… искусственная хитрость – искусственный интеллект. Их разработка, описанная в смелом исследовании, опубликованном в журнале «Cell Genomics», может стать настоящим прорывом.

В чем суть? Раскрываем методы

Представьте себе прибор. Не физический, конечно, а цифровой, алгоритмический. Эта штуковина, созданная командой, умеет буквально «сканировать» опухоль по ее белковому портрету. Как? Используя машинное обучение. Ученые буквально кормили свою модель данными из огромной базы – Консорциума по Клиническому Протеомному Анализу Опухолей (Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium, CPTAC). Не одну тысячу образцов перелопатили! Речь о более чем 1300 образцах всяких гадостей: груди, яичников, легких (и плоскоклеточный, и аденокарцинома – знаем мы эти уловки), почек, матки, мозга (и детского, и взрослого – вот где особенно жутко), головы и шеи, толстой кишки, поджелудочной.

Из этой каши данных они выжали так называемый PROTsi (Protein expression-based stemness index). Грубо говоря, это цифра от нуля до единицы. Ноль – опухоль пока еще «смирная», единица – ну, вы понимаете, настоящий монстр, готовый ко всему. Удобно? Еще как! Этот индекс показывает, насколько раковые клетки «одичали», насколько они стали похожи на эдакие универсальные запчасти – плюрипотентные стволовые клетки. Чем сильнее сходство – тем клетка злее, самостоятельнее, тем лучше она уворачивается от лекарств и нагло возвращается после лечения. Фактически, это мера «стволовости» опухоли – ее первобытной, неуправляемой агрессии.

Что выяснили? Главные результаты

А дальше – самое интересное. Сравнив PROTsi с данными по 207 настоящим плюрипотентным стволовым клеткам, исследователи выявили конкретных виновников. Белки! Целые группы молекул, которые, похоже, и толкают опухоль в эту самую опасную «стволовую» форму. Вот где ключ! Эти самые белки – потенциальные мишени для новых лекарств. Причем что обнадеживает: часть из них уже знакомы фармакологам, на них есть препараты (пусть и для других целей). Значит, их можно быстренько проверить в новых условиях.

«Мы их вычислили, связав напрямую фенотип стволовости с этой самой беспощадной агрессией опухоли, – поясняет Татьяна Малта (Tathiane Malta), ведущий научный сотрудник из Лаборатории Мультиомики и Молекулярной Онкологии (Multiomics and Molecular Oncology Laboratory) при Медицинской школе Рибейран-Прету Университета Сан-Паулу (Ribeirão Preto Medical School of the University of São Paulo, FMRP-USP) в Бразилии, в беседе с Агенцией FAPESP (Agência FAPESP). – Многие из этих белков уже атакуются существующими лекарствами. Почему бы не попробовать их здесь и сейчас?»

Малта – один из ведущих авторов работы, наравне с Мачеем Визнеровичем (Maciej Wiznerowicz) из Познаньского университета медицинских наук (Poznan University of Medical Sciences) в Польше. Кстати, сама Малта – признанный боец науки, ее вклад отмечен премией за продвижение женщин в этой сфере (2022 г.). Она уже знакома читателям Cell по работе 2018 года, где ее группа впервые создала индекс стволовости, но тогда – на основе РНК и метилирования ДНК. «Теперь же мы шагнули дальше, – добавляет она, – работаем с протеомными данными CPTAC. Анализируем белки, те самые рабочие молекулы! Это куда ближе к реальному лечению, к клиническому применению».

Почему это важно? Заключение и перспективы

Ох, и цифры-то по раку пугают. ВОЗ бьет тревогу: каждую минуту 40 человек на планете слышат этот диагноз. Болезнь молодеет – с 1990 по 2019 число случаев рака у людей до 50 выросло на жуткие 79%! В одной только Бразилии Национальный институт рака (National Cancer Institute, INCA) прогнозирует около 704 тысяч новых случаев ежегодно на 2023-2025 годы. Лидеры – рак кожи (31%), груди (10.5%), простаты (10%), кишечника (6.5%).

Так что инструмент вроде PROTsi – не просто научная игрушка. Ренан Сантос Симойнс (Renan Santos Simões), научный руководитель Малты и соавтор исследования (наравне с Игой Колодзейчак-Гуглас (Iga Kołodziejczak-Guglas) из Международного института молекулярной онкологии (International Institute for Molecular Oncology) в Познани), подчеркивает: «Характеризуя стволовость через призму белков и их модификаций, мы пробиваем окно в глубинное понимание того, как опухоль прогрессирует и почему вдруг перестает бояться лекарств. Наука – дело медленное, коллективное. Но знать, что твой вклад может реально изменить жизнь пациентов, сделать лечение точнее, а его исход – лучше… Это и есть главный двигатель». В работе участвовал и бразильский исследователь Эмерсон де Соуза Сантос (Emerson de Souza Santos), тоже ученик Малты.

А как же сам PROTsi? Он не просто «работает». Он доказал свою состоятельность:

• Отлично отличает здоровые клетки от больных (лучше предыдущих моделей!).

• Четко ранжирует опухоли по «злобности» – от почти безобидных до отъявленных монстров.

• Особенно точен для некоторых типов: предсказывал агрессивность при раке матки, головы и шеи, лучше «видел» высокие стадии в аденокарциноме легкого, раке матки, поджелудочной и детских опухолях мозга.

«Мы хотели создать универсальный ключ, – признается Малта, – но, честно, для каких-то раков он подходит идеально, для других – пока не очень. Но мы открываем доступ к нашим данным. Это фундамент для будущих прорывов». Ее группа в USP уже вовсю испытывает новые, еще более хитрые компьютерные модели. Научный оптимизм, знаете ли, – штука заразительная. И очень нужная.

Литература:
Iga Kołodziejczak-Guglas et al, Proteomic-based stemness score measures oncogenic dedifferentiation and enables the identification of druggable targets, Cell Genomics (2025). DOI: 10.1016/j.xgen.2025.100851