MACC1 wird in einer bioinformatischen Studie als Biomarker für PAH angesehen

MACC1 wird in einer bioinformatischen Studie als Biomarker für PAH angesehenMaschinelles Lernen, eine Form der KI, wird auch zum Vergleich von Mobilfunkdaten eingesetzt


 MACC1 , ein Gen, das mit dem übermäßigen Wachstum von Krebszellen in Verbindung gebracht wird, ist in der Lunge von Menschen mit  pulmonaler arterieller Hypertonie  (PAH) aktiver als bei gesunden Personen, wie eine Studie aus China ergab, was darauf hindeutet, dass es als diagnostischer Biomarker für verwendet werden könnte die Krankheit. Die Forscher beobachteten außerdem, dass der Abbau von MACC1 zur Verringerung seiner Aktivität in im Labor gezüchteten glatten Muskelzellen – Zellen, die sich um Blutgefäße wickeln, um den Blutfluss zu kontrollieren – dazu führte, dass diese weniger wuchsen, sich langsamer bewegten und anfälliger für den Tod wurden.Man geht davon aus, dass glatte Muskelzellen früh bei PAH aktiv werden. Daher „deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass die gezielte Behandlung von MACC1 eine vielversprechende therapeutische Strategie zur Behandlung von PAH darstellen könnte“, schrieben die Forscher. „Weitere klinische Studien sind erforderlich, um die Wirksamkeit zu bewerten.“Die Studie „  Identifizierung von MACC1 als potenzieller Biomarker für pulmonale arterielle Hypertonie basierend auf Bioinformatik und maschinellem Lernen  “ wurde in Computers in Biology and Medicine veröffentlicht .


 PAH entsteht durch eine Verengung der Lungenarterien, der Gefäße, die das Blut vom Herzen zur Lunge transportieren. Der daraus resultierende hohe Blutdruck führt zu  Atembeschwerden  und zwingt die rechte Herzseite dazu, härter zu arbeiten, um Blut in die Lunge zu pumpen. Was die Verengung der Lungenarterien verursacht, ist nicht ganz klar, aber es ist bekannt, dass es zu einem übermäßigen Wachstum der glatten Muskelzellen der Lungenarterien (PASMCs) kommt, die den Blutfluss in die Lunge steuern, indem sie sich entspannen oder zusammenziehen, um die Größe der Blutgefäße anzupassen.Die Studie und ihre ErgebnisseUm herauszufinden, was PASMCs zum übermäßigen Wachstum antreibt, verwendeten die Forscher maschinelles Lernen (ein Zweig der künstlichen Intelligenz, der es einem Computer ermöglicht, aus Daten zu lernen) und Bioinformatik, um genetische Datensätze von Menschen mit PAH mit denen gesunder Personen zu vergleichen. Ziel war es, differentiell exprimierte Gene zu identifizieren, also Gene, die in einem bestimmten Zustand aktiver (hochreguliert) oder weniger aktiv (herunterreguliert) sind. Diese Identifizierung hilft Wissenschaftlern zu verstehen, welche Gene an den molekularen Mechanismen beteiligt sind, die zur Krankheit führen.Die Sätze (  GSE113439  und  GSE117261  ) stammten aus dem öffentlichen Repository  Gene Expression Omnibus  und enthielten genetische Daten aus Lungenproben von 73 Personen mit PAH und 36 gesunden Personen. Hunderte von Genen wurden bei PAH unterschiedlich exprimiert.Um die Liste der Gene einzugrenzen, nutzten die Forscher maschinelles Lernen und die gewichtete Gen-Koexpressions-Netzwerkanalyse, eine Art bioinformatische Analyse, die Gene gruppiert, die in biologischen Prozessen zusammenarbeiten. Die Liste wurde auf vier Hub-Gene reduziert – ANKRD36C ,  COL14A1 , MACC1 und POSTN – die in diesen Netzwerken eine zentrale Rolle spielen. Diese Gene sind unter anderem an der Struktur der extrazellulären Matrix (einem Netz aus Proteinen und anderen Molekülen, die die Zellen im Körper unterstützen) sowie an der Zellmigration und Entzündung beteiligt.Um ihre Ergebnisse zu validieren, stützten sich die Forscher auf einen anderen Satz,  GSE53408  , der genetische Daten aus Lungenproben von 12 Menschen mit schwerer PAH und 11 gesunden Personen enthielt. Sie fanden heraus, dass bei Menschen mit PAH tatsächlich alle vier Hub-Gene hochreguliert waren.Eines der Gene, MACC1, wurde in zirkulierenden Blutzellen von Menschen mit PAH im Zusammenhang mit  Sklerodermie  , einer Erkrankung des körpereigenen Bindegewebes, hochreguliert. Diese Daten stammen aus einem weiteren Datensatz,  GSE22356  . Die Konzentrationen des MACC1-Proteins waren im Blut von Menschen mit PAH höher als bei gesunden Kontrollpersonen. Je höher die MACC1-Werte, desto höher die  Funktionsklasse der Weltgesundheitsorganisation (WHO)  , was auf eine schwerere Erkrankung hinweist. Höhere MACC1-Werte waren auch mit einem höheren Lungenarteriendruck und einer kürzeren Gehstrecke von sechs Minuten verbunden.„Die MACC1-Konzentration war ein Risikofaktor für klinische Manifestationen“, schrieben die Forscher und veranlassten sie, Studien an PAH-Tiermodellen durchzuführen, um die Rolle von MACC1 beim Fortschreiten der Krankheit besser zu verstehen.Sie fanden heraus, dass der MACC1-Spiegel als Reaktion auf den aus Blutplättchen gewonnenen Wachstumsfaktor BB, auch bekannt als PDGF-BB, anstieg, ein Signalprotein, das dazu beiträgt, dass die Zahl der PASMCs steigt, und so zum Fortschreiten der PAH beiträgt.Das Ausschalten von MACC1 , also die Reduzierung der Genaktivität, sodass weniger Protein produziert wird, führte dazu, dass PASMCs weniger wuchsen, langsamer wanderten (sich auf einen Reiz zubewegten) und anfälliger für eine Art Zelltod namens  Apoptose  wurden . Diese Ergebnisse legen nahe, dass MACC1 PASMCs dazu veranlassen könnte, bei PAH ein krebsähnliches Verhalten (z. B. Überwucherung) anzunehmen.Durch die Kombination von maschinellem Lernen und Bioinformatik war es möglich, Schlüsselgene bei PAH zu identifizieren, wobei „ MACC1 sich als vielversprechender Biomarker für die Früherkennung und Behandlung der Krankheit herausstellte“, schreiben die Forscher.„Allerdings“, schlussfolgerten sie, „sind weitere Untersuchungen erforderlich, um unsere Ergebnisse zu validieren und das therapeutische Potenzial von MACC1 als therapeutisches Ziel für PAH-Interventionen zu ermitteln.“


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