Şapte moduri în care supercomputerele pot ajuta savanţii să înţeleagă şi să trateze cancerul

La această listă lungă de specialişti, pe lângă medici, geneticieni şi biologi din alte ramuri, s-au alăturat şi inginerii în informatică. Informatica este un domeniu relativ nou, care abia a început să-şi arate potenţialul, astfel era oarecum normal ca supercomputerele secolului XXI să fie utilizate ca ajutor pentru oncologi.

Ce urmează sunt şapte moduri în care supercomputerle îi pot ajuta pe specialişti pentru a îmbunătăţi înţelegerea fundamentală a cancerului şi metodele de a diagnostica şi trata boala, scrie Huffington Post.

• De ce unii specialiști recomandă cafeaua înainte de somn? Explicația biologică, pe înțelesul tuturor
• De ce lipsesc culori din Soare? Nici măcar oamenii de știință nu au răspunsul complet!

Chemoterapia şi crearea de medicamente

Supercomputerele pot ajuta la reducerea timpului şi costurilor în ceea ce priveşte crearea şi implementarea noilor medicamente. Spre exemplu, Shuxing Zhang, profesor la Anderson Cancer Center a folosit supercomputerul Lonestar5 al TACC pentru a scana mai mult de 1.400 de medicamente aprobate de Food and Drug Administration, pentru a vedea care trăsături sunt necesare pentru a inhiba TNIK, o enzimă care joacă un rol cheie în apariţia cancerului la colon. Astfel, a găsit foarte rapid (şi foarte ieftin) substanţa care inhibă activitatea enzimei.

Imunoterapia

Cercetătorii de la Wake Forest School of Medicine and Zhejiang University au elaborat un model matematic pentru a reprezenta interacţiunile dintre tumori şi imunoterapii comune, găsind că lipsa de celule T şi neutralizarea unei proteine numite Interleukin 2 poate avea un efect mai puternic atunci când este combinată cu terapiile care inhibă hormonul androgen. În acest sens, autorul principal al studiului, Xiaobo Zhou, a precizat că „TACC oferă asistenţă importantă în descoperirea aspectelor relevante din seturi de date mari şi heterogene”.

Terapia cu protoni şi raze X

Terapia cu raze X este una dintre cele mai întâlnite în oncologia actuală, dar aceleaşi supercomputere TACC pot ajuta la îmbunătăţirea preciziei. La această precizie se adaugă şi terapia cu protoni, care afectează mai puţin ţesutul sănătos.

Acestea două, terapia cu protoni şi supercomputerele, oferă o mult mai bună calibrare a razelor. „Este foarte scump să generezi un plan într-un timp rezonabil. Fără un supercomputer nu putem face nimic”, a precizat Wei Liu, cercetător la Mayo Clinic, unul dintre autorii noii metode.

Chirurgia

Intervenţia chirurgicală rămâne cea mai răspândită metodă de a trata cancerul, dar vine cu o serie de complicaţii. Dacă nu înlături toată tumoarea, va recidiva, iar dacă înlături prea mult, poate afecta pacientul, mai ales în cazurile operaţiilor pe creier.

Aici intervine un grup de cercetători de la Universitatea Texas, Austin, care au folosit supercomputerul TACC pentru a realiza tratament minim invaziv cu laser. Supercomputerele, pentru că pot procesa un set de date mai mare şi mai complex, pot oferi şi o precizie mult mai bună în ceea ce priveşte forma şi dispersarea tumorii în ţesut.

Genetica

Când vine vorba de seturi de date mari şi complexe, primul loc este rezervat geneticii. Genetica şi informatica au evoluat până acum împreună, dar doar recent această pereche a început să fie utilizată într-un mod mai practic, în particular în tratarea unei maladii precum cancerul.

Având în vedere că genomul uman este alcătuit din trei miliarde de perechi de bază, identificarea unei singure mutaţii fără ajutorul supercomputerului este practic imposibilă.

Cercetătorii de la Universitatea din Texas au utilizat supercomputerul Stampede al TACC pentru a examina date din The Cancer Genome Atlas pentru a identifica variantele genetice şi subtipurile pacientului.

Astfel, savanţii au putut vedea mutaţii specifice ale proteinei FOXP1, care este asociată cu un timp agresiv de limfomă.

De asemenea, supercomputerele au permis şi calcularea factorului de risc al apariţiei cancerului şi clasificarea modului în care pacienţii vor răspunde la diferitele tipuri de tratament.

Tratamente personalizate

Savanţii de la Center for Computational Oncology de la UT Austin creează algoritmi prin care pot prezice cum cancerul va evolua la un anumit pacient.

„Dacă ai un model prin care poţi să vezi cum cresc tumorile şi cum răspund la terapie, totul devine o problemă clasică de optimizare: am acest medicament şi am acest timp. Care este cea mai bună cale de a minimiza numărul celulelor canceroase pe cel mai îndelungat timp cu putinţă?”, a precizat Thomas Yankeelov, director al Center for Computational Oncology.

Echipa sa a reuşit să prezică cu o acurateţe de 87% dacă cancerul de sân va răspunde la terapie.

Diagnostice

Un factor important în lupta împotriva cancerului este viteza cu care este depistat. Supercomputerele, aşa cum s-a văzut până acum, pot ajuta la diminuarea timpului de analiză. Şi în acest caz, procesarea seturilor de date complexe cu o viteză net superioară faţă de metodele tradiţionale.

O asemenea metodă este centrată în jurul nanoporilor, o membrană foarte subţire care poate secvenţia ADN-ul din organism şi poate detecta semnele existenţei celulelor canceroase.

„Aceste nano-mecanisme pot ghida desgn-ul unei noi generaţii de senzori pentru diagnostice bazate pe markerii genetici”, a precizat Li-Qun Gu, colaborator al acestui proiect de la Universitatea Missouri.

Bonus: Inteligenţa artificială

O inovaţie cu adevărat importantă poate fi reprezentată de inteligenţa artificială, în sensul că „abordările tradiţionale precum chemoterapia atacă celulele care cresc cel mai mult, dar lasă celulele care semnalează altora să crească”, a precizat Daniel Lobo de la Universitatea Maryland, care participă la un studiu care are miză detectarea reţelelor complexe care stau la baza cancerului şi găsirea metodelor să le distrugă.

Alte studii s-au bazat pe diferenţierea dintre tumorile benigne şi cele maligne, având o precizie de aproape 90%.

Vă recomandăm să citiţi şi următoarele articole:

Legătura dintre obezitate şi cancer

Peste 45% dintre românii diagnosticaţi cu cancer cred că vor deceda din această cauză

Care sunt obiceiurile greşite ale românilor bolnavi de cancer

Cât de eficientă este mamografia pentru depistarea cancerului de sân