Les informaticiens de l’Université Rice tireront pleinement parti des nouvelles technologies pour séquencer le génome d’une seule cellule et décoder les mystères contenus dans les tumeurs.
Luay Nakhleh, récemment nommé William et Stephanie Sick Dean de la Brown School of Engineering de Rice, a reçu une subvention de 1,2 million de dollars sur quatre ans de la National Science Foundation pour analyser les génomes de colonies de cellules cancéreuses uniques afin de trouver non seulement les mutations au racine de la maladie mais aussi comment ils évoluent de cellule en cellule au fur et à mesure de la croissance de la tumeur.
Nakhleh, également professeur d’informatique et de biosciences, et son équipe utiliseront les données d’ADN unicellulaire fournies par des collègues de l’Université du Texas MD Anderson Cancer Center. Ils s’attendent à révéler des arbres évolutifs de mutations cancéreuses qui pourraient éventuellement aider à affiner le traitement des patients.
Le cancer est causé par des mutations, notamment des variantes nucléotidiques uniques et des aberrations du nombre de copies dans une cellule, mais des complications surviennent souvent lorsque la progéniture de cette cellule développe ses propres mutations.
« Je fais beaucoup de travaux en biologie évolutive qui n’ont rien à voir avec le cancer », a déclaré Nakhleh. « Mais notre approche de ce problème est évolutive dans le sens où nous examinons des cellules dont nous savons qu’elles ont évolué à partir d’une cellule ancestrale.
« Parce qu’ils proviennent d’une cellule individuelle, ils donnent lieu à une structure arborescente évolutive », a-t-il déclaré. « C’est très excitant parce que nous pouvons appliquer notre expertise en biologie évolutive computationnelle à ce problème spécifique. »
Nakhleh a déclaré que les cellules d’une tumeur incorporent généralement une variété de mutations. « Dans un groupe de cellules avec des signatures mutationnelles, vous voyez une sorte de regroupement : un groupe de cellules a cinq mutations spécifiques, un autre groupe en a sept et ainsi de suite », a-t-il déclaré.
« Les biologistes du cancer veulent comprendre quel rôle cela joue dans les résultats du traitement pour les patients, et cela a été très difficile à faire », a déclaré Nakhleh. « Maintenant que nous obtenons une résolution unicellulaire, nous pouvons identifier les mutations à plus grande échelle et les cartographier sur un arbre évolutif. Cela nous aidera à connaître l’ordre dans lequel les mutations se sont produites. »
Il a noté que certains cancers, notamment les cancers du sein et du pancréas, pourraient être déclenchés par des mutations des années avant que la maladie ne puisse être diagnostiquée. « L’évolution de ces génomes peut nous aider à commencer à comprendre ce qui conduit une personne à développer un cancer. Si nous connaissons les facteurs de risque génétiques, nous pouvons être plus proactifs. »
Nakhleh a déclaré que les techniques du génome unicellulaire restent un peu sujettes aux erreurs, mais la capacité d’obtenir des séquences distinctes à partir de nombreuses cellules d’une tumeur à la fois permettra aux chercheurs d’inférer des arbres de mutation. Ils mettraient ensuite à l’échelle ces données pour incorporer les génomes entiers de milliers de cellules afin de créer des modèles open source et, finalement, des outils de détection et de traitement précoces du cancer.
