Vücudumuzdaki hücreler, genetik talimatlarla büyüyüp işlev görür. Ancak bu talimatlarda oluşan hatalar, kanserin başlangıcına zemin hazırlayabilir. Özellikle kromozomal anormallikler, yani kromozom sayısındaki veya yapısındaki değişiklikler, hücrelerin kontrolsüz şekilde çoğalmasına neden olarak kanserin ilk sinyallerinden biridir. Almanya’daki EMBL Heidelberg araştırmacıları, bu kromozom hatalarının nasıl ortaya çıktığını yapay zekâ destekli yeni bir sistemle inceleyerek kanserin erken tespiti için önemli bir adım attı.
Korbel Grubu’nun geliştirdiği bu yenilikçi teknoloji, hücrelerdeki kromozomal anormalliklerin hangi koşullarda ortaya çıktığını ortaya koyuyor. Nature dergisinde yayımlanan araştırma, bu hataların kanserin gelişimindeki kritik rolünü daha iyi anlamamıza olanak sağlıyor. EMBL’den Jan Korbel, kromozom hatalarının agresif kanser türlerinde hastanın yaşam süresini ve tedavi başarısını ciddi şekilde etkilediğini belirterek, “Amacımız normal hücrelerde bu tür değişikliklerin ne sıklıkta ve nasıl gerçekleştiğini anlamaktı” diyor.
Kromozom hataları ile kanser arasındaki bağ, yüzyılı aşkın süredir biliniyor. 20. yüzyılın başlarında Alman bilim insanı Theodor Boveri, mikroskop altında yaptığı incelemelerde hücrelerdeki anormal kromozom içeriğinin kanserin temelini oluşturabileceği fikrini ortaya atmıştı. Ancak bu anormallikleri incelemek bugüne kadar oldukça zordu. Çünkü kromozomal defekt gösteren hücrelerin sayısı az ve çoğu doğal olarak ya da hücresel mekanizmalarla ortadan kalkıyor. Bu yüzden bilim insanları, bu hücreleri mikroskop altında tek tek arayarak tespit etmek zorundaydı.
Araştırma ekibinden Marco Cosenza, EMBL’deki diğer ekiplerle iş birliği yaparak bu yöntemi değiştirmek istedi. Ortaya çıkan çözüm, mikroskop, tek hücre dizileme ve yapay zekâyı birleştiren otomatik bir platform oldu: MAGIC (Machine learning-Assisted Genomics and Imaging Convergence). Bu sistem, hücrelerdeki kromozomal kusurlara işaret eden küçücük bir yapı olan “mikronükleus”u tespit ediyor. Mikronükleuslar, ana gen dizisinden kopuk DNA parçalarını içeren küçük hücre içi bölmeleridir ve bu hücreler kanserleşme eğilimini artırır.
MAGIC, mikronükleus taşıyan hücreleri lazerle işaretleyerek yüksek hızda ve otomatik şekilde analiz yapabiliyor. Bunu, ışığa duyarlı ve renk değiştiren özel bir boya kullanarak yapıyor. Sistem öncelikle otomatik mikroskopla binlerce hücrenin görüntüsünü çekiyor, ardından yapay zekâ algoritması bu görüntüleri tarayarak mikronükleus içeren hücreleri belirliyor. Belirlenen hücrelere mikroskop tarafından lazer uygulanarak işaretleniyor ve daha sonra ayrıştırılarak detaylı genetik analiz için hazır hale getiriliyor.
Bu yöntemle, daha önce bir günde ancak birkaç hücre incelenebilirken, MAGIC tek seferde yaklaşık 100.000 hücreyi analiz edebiliyor. Araştırmacılar, normal insan hücrelerinden türetilen hücre kültürlerinde yaptıkları testlerde her on hücre bölünmesinden birinden biraz fazla yerde spontan kromozomal anormalliklerin oluştuğunu tespit etti. Üstelik tümör baskılayıcı gen p53 mutasyona uğradığında bu oran neredeyse iki katına çıktı.
Ayrıca, kromozomal anormalliklerin gelişimine etkisi olduğu düşünülen çift sarmallı DNA kırıklarının varlığı ve konumu gibi faktörler de MAGIC sistemiyle incelenebildi. Araştırma, EMBL içinde farklı birimler ve Alman Kanser Araştırma Merkezi (DKFZ) gibi kurumlarla iş birliğiyle gerçekleştirildi. Sistem sadece mikronükleusları değil, görsel olarak ayırt edilebilen diğer hücre özelliklerini de öğrenip tespit edecek şekilde geliştirilebilir.
Korbel, “Yapay zekâ sayesinde hücrelerde gözle ayırt edilebilen her türlü özelliği tespit etmek mümkün. Bu da biyoloji alanında birçok yeni keşfin yolunu açabilir” diyor. Geliştirilen bu yapay zekâ destekli sistem, kanser araştırmalarında erken teşhis ve tedavi stratejilerinin geliştirilmesinde ciddi bir dönüm noktası olabilir. Gelecekte, hücrelerdeki farklı anormalliklerin hızlı ve yüksek doğrulukla saptanması sayesinde tedavi yöntemleri daha hedefli hale gelecek ve kanserle mücadelede önemli ilerlemeler sağlanacak.
📎 Kaynak: sciencedaily.com
