Kikkervisjes met normale (blauw) en ontspoorde (rood) pigmentcellen. De truc van de onderzoekers was slechts een deel van de cellen te laten verkankeren  (afb: Nature)

Het zou voor het eerst zijn dat er kunstmatige intelligentie (ki) is gebruikt om inzicht te krijgen in het ontsporen van gewone in kankercellen. Dat zou voorheen niet mogelijk zijn geweest. Daardoor zouden de onderzoekers meer begrip gekregen hebben hoe de biofysica van kanker in elkaar steekt. Die aanpak zou grote gevolgen kunnen hebben voor het doorgronden van complexe (bio)systemen maar ook ten dienste kunnen staan van regeneratieve geneeskunde.

Kunstmatige intelligentie zou wetenschappers kunnen helpen op het vakgebieden als kankeronderzoek en regeneratieve geneeskunde om in ingewikkelde biosystemen resultaten te kunnen bereiken die voorheen niet mogelijk waren, denken onderzoekers van, onder meer, de Amerikaanse Tufts-universiteit.
De wetenschappers hadden in een eerder onderzoek aangetoond dat pigmentcellen in zich ontwikkelende kikkers (kikkervisjes) kunnen ontsporen en kankerachtige cellen worden, als ze de bioelektrische en serotoninesignalering verstoorden. Ze gebruikten ki om dat ingewikkelde proces te verklaren. Tijdens de proefnemingen bleek dat in een kikkerlarve óf alle pigmentcellen kankerachtig werden óf geen een. De omzetting van maar een paar pigmentcellen in kankercellen in een kikkervisje was nog nooit waargenomen. Hoe moest zo’n alles-of-niets-effect verklaard of gestuurd worden?

In het nieuwe onderzoek vroegen de onderzoekers aan het ki-systeem een manier om ervoor te zorgen dat maar een deel van de pigmentcellen kankercellen zouden worden. “We wilden zien hoe we de samenhang tussen de cellen konden doorbreken om een idee te krijgen hoe cellen tot een groepsbeslissing komen”, zegt onderzoeker Michael Levin.

Biofysica en kanker

Uiteindelijk voorspelde het ki-systeem dat een combinatie van drie reagentia (altanserine, een 5HTR2-remmer; reserpine, een VMAT-remmer en VP16-XlCreb1, een actieve vorm van CREB) ervoor zou zorgen dat de pigmentcellen van de kikkervisjes slechts deels zouden veranderen in kankerachtige cellen. Zoiets was nog niet eerder vertoond.
Levin: “Het ki-systeem kwam met een driecomponentbehandeling, waar wij nooit op zouden zijn gekomen met al die jaren van onze ervaring. Zo’n aanpak zou een belangrijke ontwikkeling kunnen zijn op het gebied van regeneratieve geneeskunde. Daar is het vaak erg moeilijk te bepalen hoe je complexe systemen, die ontdekt zijn door bioinformatica of in labexperimenten, in een bepaalde richting manipuleert.”
“Veel in de biomedisch wetenschap komt op het volgende neer: je hebt een complex systeem, een enorme hoop gegevens over wat diverse verstoringen aanrichten. Nu wil je iets anders, je wilt een ziekte genezen, het celgedrag sturen, weefsel regenereren. Voor bijna elk probleem waarover veel gegevens zijn gegenereerd kunnen we dit model gebruiken.”

Naald in een hooiberg

Voor de huidige studie onderzocht het ki-systeem 576 ‘virtuele’ verlopen, waarbij elke keer de ontwikkeling werd bekeken van zo’n 100 variaties in middelen en omstandigheden. 575 keer leverde dat niks op. Die 576ste combinatie was de spreekwoordelijke naald in de even spreekwoordelijke hooiberg.
“Zelfs als je een model hebt dat het precieze mechanisme beschrijft van een systeem, dan kan een onderzoeker van vlees en bloed nooit de juiste combinatie van stoffen bedenken om een gewenst resultaat te bereiken”, zegt medeonderzoeker Daniel Lobo van de universiteit van Maryland (VS).
Het rekenmodel voorspelde het percentage kikkervisjes dat helemaal gevrijwaard zou blijven van kankerachtige pigmentcellen binnen 1% van de gemeten waarde, alsook de gradatie van verkankering bij de andere kikkervisjes.

De onderzoekers zijn van plan hun ki-systeem nog verder te verbeteren. Ze hopen deze techniek te kunnen gebruiken om, onder meer, tumorcellen te herprogammeren tot normale cellen. Volgens Levin is deze aanpak onontbeerlijk om inzicht te krijgen in complexe systemen. Overigens heb ik uit het persbericht en het artikel niet begrepen waarom de pigmentcellen soms wel en soms niet ontsporen, maar dat kan aan mijn gebrekkige kennis van de materie liggen.

Bron: Science Daily