Co je rakovina?

Rakovina je obecný termín pro skupinu onemocnění, které mohou postihnout jakoukoli část těla. Podle Světové zdravotnické organizace způsobuje rakovina každý rok 7 milionů úmrtí, tedy 12,5% mrtvých na celém světě. Každoročně je diagnostikováno více než 11 milionů lidí a odhaduje se, že do roku 2020 tento roční výskyt nových případů vystoupá na 16 milionům.
Rakovina se rozvine v momentě, když buňky v jedné části těla začnou nekontrolovatelně růst. To často vede k invazi do jiných tkání buď přímo, nebo šířením do jiných částí těla. Tam začnou růst a nahrazují normální tkáň procesem nazývaným metastáze.
Rakovinné buňky se vyvíjejí v důsledku poškození DNA. Většinou, když dojde k poškození DNA, je tělo schopno poškození opravit. Pokud ale dojde k poškození DNA v rakovinných buňkách není poškozená DNA fixována na tělo a organismus není schopen poškození opravit. Poškození DNA může být dědičné nebo může být způsobeno karcinogeny, vystavením organismu radioaktivním materiálům, nebo určitým virům, které vkládají svou DNA do lidského genomu.

Podtřídy rakoviny

V rámci hlavních tříd rakoviny (například prsu, jater nebo plic) existují podtřídy rakoviny. Například rakovina prsu je široká třída, která sestává z řady podtříd (včetně intraduktálních, lobulárních, medulárních, koloidních), které vykazují variaci z hlediska agresivity a vyžadují specifické léčení a lékové režimy. Takže spíše než rakovinu prsu jako jedinou chorobu, ji lékaři musí léčit jako množství onemocnění, z nichž každá vyžaduje cílené terapie.
Ne všechny podtřídy rakoviny byly identifikovány. Vzhledem k tomu, že jsou k dispozici nové léky a nové způsoby léčby (každá z nich se zaměřuje na specifické klinické profily) je stále důležitější být schopen rozlišit podtřídy rakoviny. Pro klasifikování různých druhů rakoviny a identifikování nových podtříd, výzkumníci provádějí analýzu profilování genů a bílkovin, aby zjistili, které znaky odpovídají konkrétní rakovině. Objevuje se stále více podtříd, protože vědci nadále získávají lepší znalosti základních mechanismů progresu onemocnění.

Tkáňové mikrostruktury

Relativně nový nástroj tzv. tkáňové mikrostruktury (TMA) má velký potenciál při pomoci lékařům při výběru správných léčebných postupů a poskytování přesné prognózy pacientům s rakovinou. Ačkoli TMA v současné době nepoužívají lékaři k poskytování primární diagnózy, umožňují vědcům určit specifický typ a stádium přítomnosti rakoviny. Díky tomu mohou systematicky zkoumat, které léčebné postupy (nebo kombinace léčby) jsou s největší pravděpodobností účinné pro konkrétní druh rakoviny. Tato prognóza vychází také ze skutečných výsledků jednotlivých pacientů. Bude tedy snadnější vybrat nejefektivnější léčebné postupy pro dané pacienty s rakovinou.


Největší problém při vyhodnocování změn v mikrostruktuře napadené tkáně jsou subjektivní dojmy pozorovatelů. Bylo prokázáno, že pokud jsou výsledky založeny na počítačem prováděné analýze, objektivita, reprodukovatelnost a citlivost se výrazně zlepšují. Laboratoř profesora Davida J. Forana z Cancer Institute v New Jersey (UMDNJ - Lékařská škola Robert Wood Johnson Medical) vedla společný projekt se skupinou vědců na Rutgers univerzity a University of Pennsylvania. Společně vytvořili webový software pro automatické zobrazování, analýzu, archivaci a sdílení digitalizovaných tkáňových mikrostruktur. S využitím kombinace sofistikovaných postupů zpracování obrazu a rozpoznávání vzorů může systém automaticky analyzovat a charakterizovat vzorce napadení v mikrostrukturách rakovinových tkání. Prostřednictvím financování z Národních ústavů zdraví, (kontrakty 5R01LM007455-03), z Národní knihovny lékařství (1R01EB003587-01A2) a od Národního ústavu pro biomedicínské zobrazování a bioinženýrství, začali tito vědci analyzovat rakovinu prsu a brzy přistoupí k vyhodnocení proteinů a molekulárního vyjádření vzorů rakoviny mozku a krku.

V současné době, když lékaři diagnostikují pacienty s rakovinou, provádějí stanovení typu rakoviny a její fáze založené na mikroskopickém hodnocení vzorků, konzultacích mezi ústavy medicíny a na základě řady pomocných testů. Diagnóza, která je nakonec stanovena, ovlivní jak agresivitu léčby pacienta, jaké léky mohou být vhodné a jaké úrovně rizika jsou oprávněné.

TMA také umožňují vědcům lépe porozumět biologii rakoviny a odhalují nové podtřídy. Ty pak přivádějí odporníky na nové léčebné postupy a umožňují napovědět která skupina pacientů bude nejpravděpodobněji reagovat na daný léčebný postup nejlépe. Současně poskytují informace potřebné pro budoucí vývoj léků.
Kromě dopadu, který mají TMA v oblasti zjišťování vhodných léků a zlepšeného plánování léčby, nabízejí několik dalších výhod. Oproti tradičnímu odběru vzorků, maximalizují využití omezených zdrojů tkáně, jelikož jsou používána velmi malá množství vzorků biopsie a také snižují náklady na provádění výzkumu.

World Community Grid a tkáňové mikrostruktury (TMA)

V současné době je primární metodou používanou k hodnocení tkáňových mikrostruktur ruční, interaktivní přezkoumání vzorků, během nichž jsou subjektivně hodnoceny a zaznamenávány. Alternativní, ale méně využívanou strategií, je sekvenční digitalizace vzorků pro následné semikvantitativní hodnocení. Oba postupy v konečném důsledku zahrnují interaktivní vyhodnocení vzorků TMA, což je pomalý, zdlouhavý proces, který je náchylný k lidské chybě. Největší problém v důsledném vyhodnocování změn v mikrostruktuře napadené tkáně vychází ze subjektivních dojmů pozorovatelů.

Projekt IBM World Community Grid umožní výpočetně náročnému softwaru pracovat s optimální rychlostí, čímž zvýší přesnost a citlivost, s jakou lze provádět výpočty výrazů a postupy rozpoznávání vzorů. Díky možnému využití výpočetního výkonu projektu World Community Grid budou výzkumníci schopni analyzovat větší množinu vzorků rakovinných tkání a provádět experimenty s použitím mnohem širšího souboru biomarkerů (a skvrn), než by bylo možné pomocí jim dostupného hardwaru.
Doposud byl prozkoumán pouze zlomek známých biomarkerů. Dlouhodobým cílem je vytvořit knihovnu biomarkerů a jejich výrazových vzorců tak, aby lékaři v budoucnu mohli tuto knihovnu využívat a aby jim pomohla při diagnostice a poskytování nejúčinnější léčby pacientům s rakovinou.
Bez využití projektu World Community Grid se TMA zpracovávají v jednotlivých, nebo malých dávkách. S využitím World Community Grid může být analýza prováděna paralelně mezi stovkami laboratoří, což umožňuje provádět více experimentů současně. Tato úroveň rychlosti a sofistikovanosti by mohla potenciálně umožnit vědcům detekovat a sledovat jemné změny měřitelných parametrů. Tím by se usnadnilo objevení prognostických stop, které nejsou zřejmé při lidské kontrole nebo tradičními analýzami, a mohly by pokročit v oblasti znalosti biologie rakoviny a její léčby.

Zdroje: World Community Grid
Překlad: Dzordzik
Korektura: forest + JardaM

Nahoru