Comment les données volumineuses sont-elles mobilisées dans la lutte contre la leucémie?

Comment les données volumineuses sont-elles mobilisées dans la lutte contre la leucémie?Frottis de leucémie myéloïde chronique. Paulo Henrique Orlandi Mourao via Wikimedia Commons., CC BY-SA

La fonction cellulaire saine repose sur une activité génique bien orchestrée. Via un réseau d'interactions incroyablement complexe, autour des gènes 30,000 coopèrent pour maintenir cet équilibre délicat dans chacun des 37.2 milliards de cellules dans le corps humain.

De manière générale, le cancer est une perturbation de cet équilibre par des modifications génétiques ou des mutations. Les mutations peuvent déclencher la suractivation des gènes qui normalement enseignent aux cellules à se diviser, ou l'inactivation de gènes qui suppriment le développement du cancer. Quand une cellule mutée se divise, elle transmet la mutation à ses cellules filles. Cela conduit à l'accumulation de cellules anormales non fonctionnelles que nous reconnaissons comme cancer.

Notre laboratoire est axé sur la compréhension de la façon dont un cancer particulier - la leucémie myéloïde chronique ou CML - fonctionne. Chaque année, plus de patients 700 au Royaume-Uni - et sur 100,000 dans le monde entier - sont diagnostiqués avec la LMC. Après les dernières avancées, presque 90% des patients de moins de 65 survivent maintenant pendant plus de cinq ans.

Mais dans la grande majorité des cas, la LMC est actuellement incurable et le traitement à vie signifie que les patients doivent vivre avec des effets secondaires et la possibilité d'une pharmacorésistance. Avec le nombre croissant de patients atteints de LMC qui survivent (et les traitements coûtant entre £ 40,000 et £ 70,000 par patient et par an), les services de santé sont de plus en plus sollicités.

Une seule mutation

La LMC est peut-être unique dans les cancers en ce qu'une seule mutation, appelée BCR-ABL, sous-tend la biologie de la maladie. Cette mutation provient d'un seul cellule souche leucémique, mais il est ensuite propagé dans le sang et la moelle osseuse au fur et à mesure que les cellules leucémiques prennent le relais et bloquent le processus sain de production sanguine. La présence de BCR-ABL affecte l'activité de milliers de gènes, empêchant ainsi ces cellules de remplir leur fonction normale en tant que cellules sanguines.

Médicaments qui neutralisent spécifiquement les effets aberrants de cette mutation ont été introduits à la clinique dès les premiers 2000. Ces médicaments ont révolutionné les soins aux patients atteints de LMC. Beaucoup sont maintenant en mesure de vivre une vie relativement normale avec leur leucémie sous un bon contrôle.

Mais alors que ces médicaments tuent les cellules filles plus matures de la cellule souche de leucémie initialement mutée, ils n'ont pas pleinement respecté leur facturation initiale comme "balles magiques" dans la lutte contre le cancer. Ceci est dû au fait que la population initiale de «semences» de cellules souches leucémiques échapper à la thérapie, dormant dans la moelle osseuse stimuler la croissance du cancer lorsque le traitement est retiré.


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Pour vraiment guérir la LMC, nous devons exposer, comprendre le fonctionnement interne et déraciner les cellules souches leucémiques. Et pour ce faire, nous devons en apprendre plus à leur sujet. Comment survivent-ils le traitement qui tue si facilement leurs homologues plus matures? Quels gènes hyperactifs ou inactivés les protègent?

Nous pensons que les réponses à ces questions résident dans l'analyse des «big data» biologiques. Les technologies à l'échelle du génome permettent maintenant aux scientifiques de mesurer simultanément l'activité (ou «expression») de chaque gène dans le génome, dans n'importe quelle population de cellules, ou même au niveau d'une seule cellule. La comparaison des données d'expression générées à partir de cellules souches leucémiques avec les mêmes données générées à partir de cellules souches sanguines saines révélera des gènes uniques ou des réseaux de gènes potentiellement ciblables dans la lutte contre la leucémie.

Big data à la rescousse

Dans un projet financé par Bloodwise et la Scottish Cancer Foundation, nous avons créé LEUKomics. Ce portail de données en ligne rassemble une mine de données sur l'expression des gènes CML provenant de laboratoires spécialisés à travers le monde, dont le nôtre à l'Université de Glasgow.

Notre intention est d'éliminer le goulot d'étranglement entourant l'analyse de Big Data dans CML. Chaque ensemble de données est soumis à des contrôles de qualité manuels, et tous les traitement informatique extraire des informations sur l'expression des gènes. Cela permet un accès immédiat et une interprétation des données qui auparavant n'auraient pas été facilement accessibles aux universitaires ou aux cliniciens sans formation en approches informatiques spécialisées.

La consolidation de ces données en une seule ressource permet également aux bioinformaticiens (spécialistes de l'analyse des mégadonnées en biologie) de mener des recherches de grande envergure et à forte intensité de calcul. D'un point de vue informatique, le fait que la LMC soit causée par une seule mutation en fait un modèle de maladie attrayant pour les cellules souches cancéreuses. Cependant, les ensembles de données existants tendent à avoir un petit nombre d'échantillons, ce qui peut limiter leur potentiel.

Plus il y a d'échantillons disponibles, plus le pouvoir de détecter les changements subtils qui peuvent être cruciaux pour la biologie des cellules souches cancéreuses est élevé. En regroupant tous les ensembles de données CML disponibles dans le monde, nous avons considérablement augmenté la taille de l'échantillon, passant de deux à six par ensemble de données à plus de 100. Cela offre une opportunité sans précédent d'analyser les données d'expression génique pour exposer les mécanismes sous-jacents de cette maladie.

En mars 2017, le portail est opérationnel dans le domaine public. Nous prévoyons de visiter l'Écosse et de participer à des conférences internationales, dans le but de former des chercheurs à la meilleure façon d'exploiter cette nouvelle ressource. En fin de compte, nous espérons que cet outil mènera à de nouvelles idées et approches, et attirera plus de financement, dans la lutte contre la LMC. Et tandis que nous continuons à élargir notre représentation des données LMC en temps réel à partir de centres de recherche partout dans le monde, nous prévoyons également de commencer à incorporer des données provenant d'autres types de leucémie.

Ces dernières années, des thérapies ciblées sont devenues extrêmement important dans la recherche sur le cancer. En fournissant ces données à la communauté de recherche CML au sein de LEUKomics, nous espérons mobiliser de nouvelles recherches sur les cellules souches leucémiques cancérigènes, et finalement concevoir des traitements pour les cibler sans affecter les cellules saines. Notre base de données fournit un tremplin essentiel dans ce processus.

A propos de l'auteur

Lorna Jackson, candidate au doctorat (Centre de recherche sur la leucémie Paul O'Gorman), Université de Glasgow et Lisa Hopcroft, associée de recherche (Institut des sciences du cancer), Université de Glasgow

Cet article a été publié initialement le La Conversation. Lis le article original.

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