Chronic Myeloid Leukemia dioleskan. Paulo Henrique Orlandi Mourao melalui Wikimedia Commons., CC BY-SA

Fungsi sel sehat bergantung pada aktivitas gen yang diatur dengan baik. Melalui jaringan interaksi yang sangat kompleks, sekitar gen 30,000 bekerja sama untuk menjaga keseimbangan ini di masing-masing 37.2 triliun sel dalam tubuh manusia.

Secara garis besar, kanker merupakan gangguan keseimbangan ini dengan perubahan genetik, atau mutasi. Mutasi dapat memicu over-aktivasi gen yang biasanya menginstruksikan sel untuk membelah, atau inaktivasi gen yang menekan perkembangan kanker. Ketika sel yang bermutasi membelah, ia melewati mutasi ke sel puteranya. Hal ini menyebabkan akumulasi sel abnormal yang tidak berfungsi yang kita kenali sebagai kanker.

Laboratorium kami difokuskan pada pemahaman bagaimana satu kanker tertentu - leukemia myeloid kronis atau CML - bekerja. Setiap tahun lebih dari pasien 700 di Inggris - dan lebih dari 100,000 di seluruh dunia - didiagnosis dengan CML. Setelah kemajuan terakhir, hampir 90% pasien di bawah usia 65 sekarang bertahan lebih dari lima tahun.

Namun pada sebagian besar pasien, CML saat ini tidak dapat diobati dan pengobatan seumur hidup berarti pasien harus hidup dengan efek samping dan kemungkinan timbulnya resistensi obat. Dengan meningkatnya jumlah pasien CML yang bertahan hidup (dan biaya perawatan antara £ 40,000 dan £ 70,000 per pasien per tahun), peningkatan regangan ditempatkan pada layanan kesehatan.

Mutasi tunggal

CML mungkin unik dalam kanker karena mutasi tunggal, dinamai BCR-ABL, mendasari biologi penyakit. Mutasi ini berasal dari satu sel induk leukemik, namun kemudian menyebar ke seluruh darah dan sumsum tulang saat sel leukemia mengambil alih dan menghalangi proses produksi darah yang sehat. Kehadiran BCR-ABL mempengaruhi aktivitas ribuan gen, yang pada gilirannya mencegah sel-sel ini memenuhi fungsi normal mereka sebagai sel darah.

Obat-obatan yang secara khusus menetralkan efek menyimpang dari mutasi ini diperkenalkan ke klinik dari 2000 awal. Obat ini telah merevolusi perawatan pasien CML. Banyak yang sekarang bisa hidup normal dengan leukemia mereka di bawah kontrol yang baik.

Tapi sementara obat-obatan ini membunuh sel punca leukemia yang baru lahir, mereka belum sepenuhnya memenuhi penagihan awal mereka sebagai "peluru ajaib" dalam perang melawan kanker. Ini karena populasi "benih" asli sel induk leukemia menghindari terapi, Tertidur di sumsum tulang untuk merangsang pertumbuhan kanker baru saat pengobatan ditarik.

Untuk benar-benar menyembuhkan CML kita harus mengekspos, memahami inner pekerjaan, dan mencabut sel induk leukemia. Dan untuk melakukan ini, kita perlu belajar lebih banyak tentang mereka. Bagaimana mereka bertahan dalam perawatan yang begitu mudah membunuh rekan mereka yang lebih dewasa? Gen yang terlalu aktif atau tidak aktif melindungi mereka?

Kami percaya bahwa jawaban atas pertanyaan-pertanyaan ini terletak pada analisis "data besar" biologis. Teknologi skala genom sekarang memungkinkan para ilmuwan untuk mengukur aktivitas (atau "ekspresi") setiap gen dalam genom secara bersamaan, pada populasi sel tertentu, atau bahkan pada tingkat sel tunggal. Perbandingan data ekspresi yang dihasilkan dari sel induk leukemia dengan data yang sama yang dihasilkan dari sel induk darah sehat akan menunjukkan gen tunggal atau jaringan gen yang berpotensi ditarget dalam melawan leukemia.

Data besar untuk penyelamatan

Dalam sebuah proyek yang didanai oleh Bloodwise dan the Scottish Cancer Foundation, kami telah menciptakannya LEUKomics. Portal data online ini mengumpulkan banyak data ekspresi gen CML dari laboratorium khusus di seluruh dunia, termasuk universitas Glasgow.

Tujuan kami adalah untuk menghilangkan bottleneck seputar analisis data yang besar di CML. Setiap dataset dikenai pemeriksaan kualitas manual, dan semua yang diperlukan pengolahan komputasional untuk mengekstrak informasi tentang ekspresi gen. Hal ini memungkinkan akses langsung dan interpretasi data yang sebelumnya tidak mudah diakses oleh akademisi atau dokter tanpa pelatihan dalam pendekatan komputasi khusus.

Mengkonsolidasikan data ini ke dalam satu sumber tunggal juga memungkinkan upaya penelitian intensif skala besar dan intensif oleh bioinformatik (spesialis dalam analisis data besar dalam biologi). Dari perspektif komputasi, fakta bahwa CML disebabkan oleh mutasi tunggal menjadikannya model penyakit yang menarik bagi sel induk kanker. Namun, dataset yang ada cenderung memiliki jumlah sampel kecil, yang dapat membatasi potensinya.

Semakin banyak sampel yang tersedia, semakin tinggi kekuatan untuk mendeteksi perubahan halus yang mungkin penting bagi biologi sel induk kanker. Dengan membawa semua dataset CML yang tersedia secara global, kami telah meningkatkan ukuran sampel secara signifikan, dari dua menjadi enam per dataset menjadi lebih dari 100 sama sekali. Ini menawarkan kesempatan yang belum pernah terjadi sebelumnya untuk menganalisis data ekspresi gen untuk mengungkapkan mekanisme yang mendasari penyakit ini.

Sampai dengan bulan Maret 2017, pintu gerbang terserah dan berjalan di ranah publik. Kami berencana untuk tur Skotlandia dan hadir di konferensi internasional, yang bertujuan untuk melatih para peneliti tentang cara terbaik untuk memanfaatkan sumber daya baru ini. Pada akhirnya, kami berharap bahwa alat ini akan menghasilkan gagasan dan pendekatan baru, dan menarik lebih banyak dana, dalam memerangi CML. Dan sementara kami terus memperluas representasi data CML kami secara real time dari pusat penelitian di seluruh dunia, kami juga berencana untuk mulai menggabungkan data dari jenis leukemia lainnya.

Dalam beberapa tahun terakhir, terapi yang ditargetkan telah menjadi sangat penting dalam penelitian kanker. Dengan menyediakan data ini ke komunitas penelitian CML di dalamnya LEUKomics, kami berharap dapat memobilisasi penelitian baru terhadap sel induk leukemia penyebab kanker, dan pada akhirnya merancang perawatan untuk menargetkan mereka tanpa mempengaruhi sel sehat. Database kami menyediakan batu loncatan kritis dalam proses ini.

Tentang Penulis

Lorna Jackson, calon PhD (Paul O'Gorman Leukemia Research Center), Universitas Glasgow dan Lisa Hopcroft, Research Associate (Institut Ilmu Kanker) Universitas Glasgow

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Percakapan. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

at Pasar InnerSelf dan Amazon