化学家歪曲了预防癌症的可能性
对于大量的研究人员来说，预防癌症的道路是漫长而艰巨的，但莱斯大学科学家的新研究表明，可能存在捷径。
水稻化学家Anatoly Kolomeisky，第一作者和博士后研究员Hamid Teimouri和研究助理Cade Spaulding正在开发一种新的理论框架解释由多种基因突变引起的癌症是如何更容易被识别和阻止的。
从本质上讲，它是通过识别和忽略对细胞突变固定没有太大贡献的过渡途径来实现的，而这些转变途径会继续形成肿瘤。
一项关于生物物理期刊描述了他们对各种癌症中涉及的细胞转化途径的有效能量景观的分析。将途径的数量限制在少数最有可能引发癌症的途径上的能力，可能有助于找到在癌症真正开始之前就停止这一过程的方法。
“从某种意义上说，癌症是一个不吉利的故事，”化学、化学和生物分子工程教授科洛梅斯基说。“我们认为我们可以通过寻找通常导致癌症的低概率突变集合来减少这种厄运的可能性。根据癌症的类型，这可能在2到10个突变之间。”
计算生物分子系统中决定相互作用的有效能量可以预测它们的行为。该理论通常用于预测蛋白质如何折叠，基于其组成原子的顺序以及它们如何相互作用。
莱斯大学的研究小组正在将同样的原理应用于在细胞中起作用的癌症起始途径，但有时会携带被人体保护措施遗漏的突变。当两个或两个以上的这些突变在细胞中固定时，它们会随着细胞分裂和肿瘤生长而被携带。
Kolomeisky说，根据他们的计算，几率倾向于最占优势的途径，即那些携带突变而消耗最少能量的途径。
他解释说:“我们不是研究所有可能的化学反应，而是确定我们可能需要研究的少数化学反应。”“在我们看来，大多数参与癌症发生的组织都试图尽可能地同质。规则是，减少异质性的途径永远是肿瘤形成道路上最快的途径。”
大量可能的途径似乎使缩小它们成为一个棘手的问题。Kolomeisky说:“但事实证明，利用我们的化学直觉和建立一个有效的自由能景观，帮助我们计算出在这个过程中突变可能在细胞中固定的位置。”
研究小组简化了计算方法，最初只关注两种突变的途径，当这两种突变固定后，就会引发肿瘤。Kolomeisky说，涉及更多突变的机制将使计算复杂化，但程序保持不变。
这在很大程度上要归功于斯波尔丁，他在泰穆里的指导下创造了大大简化计算的算法。这位访问研究助理第一次见到科洛梅斯基寻求指导时才12岁。他提前两年从休斯顿的一所高中毕业，去年16岁时加入了莱斯实验室，今年秋天将进入圣安东尼奥的三一大学(Trinity University)学习。
科洛梅斯基说:“尽管凯德很年轻，但他在计算机编程和实现复杂算法方面有着出色的能力。”“他提出了最有效的蒙特卡罗模拟来测试我们的理论，其中系统的大小可以涉及多达10亿个细胞。”
斯波尔丁说，这个项目将化学、物理和生物学结合在一起，这与他的兴趣和计算机编程技能相吻合。他说:“这是将所有科学分支和编程结合起来的好方法，这是我觉得最有趣的地方。”
这项研究是在2019年的论文莱斯大学实验室模拟了随机过程，以了解其中一些原因癌细胞克服身体的防御，引发疾病的传播。
Kolomeisky说，但首先了解这些细胞是如何癌变的，可以帮助我们在一开始就阻止它们。“这对个性化医疗有影响，”他说。如果组织测试能找到突变，我们的框架可能会告诉你是否有可能患上肿瘤，以及你是否需要更频繁的检查。我认为这个强大的框架可以成为预防的工具。”
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