Στην πρωτοπορία της ερευνας και της επιστήμης το Τμήμα Βιοϊατρικής του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας

Ζωτικής σημασίας στη διεξαγωγή μιας  νέας μελέτης του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια για την καταπολέμηση του καρκίνου ,ήταν η συμβολή του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, που ανέλαβε όλο το κομμάτι της βιοπληροφορικής ανάλυσης. Η άκρως ελπιδοφόρα μελέτη διεξήχθη από ερευνητές της Ιατρικής Σχολής Perelman του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια (University of Pennsylvania, UPenn) με επικεφαλής τον κύπριο καθηγητή Ερευνητικής Ογκολογίας στο Τμήμα Ακτινοθεραπευτικής Ογκολογίας του UPenn Κωνσταντίνο Κουμενή. Οπως περιέγραψε ο καθηγητής στο ΒΗΜΑ-Science, η ερευνητική ομάδα ανακάλυψε μέσα από πειράματα σε μοντέλα ποντικών με καρκίνο του παγκρέατος και μελάνωμα ότι μια πρωτεΐνη του στρες που ονομάζεται ATF4 επιτρέπει στους ινοβλάστες να υποστηρίζουν την ανάπτυξη των όγκων προάγοντας τον σχηματισμό αιμοφόρων αγγείων που τους τροφοδοτούν με αίμα και θρεπτικά συστατικά. Οταν οι επιστήμονες κατέστειλαν τη δράση της ATF4 στους ινοβλάστες είδαν ότι σταμάτησε σε πολύ μεγάλο βαθμό ο σχηματισμός νέων, υποστηρικτικών των όγκων, αιμοφόρων αγγείων και τελικώς η ανάπτυξη του καρκίνου. Οπως εξήγησε στο ΒΗΜΑ-Science η καθηγήτρια Βιοπληροφορικής στο Τμήμα Πληροφορικής με εφαρμογές στη Βιοϊατρική του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας και συνεργαζόμενη καθηγήτρια στο ελληνικό Ινστιτούτο Παστέρ δρ Αρτεμις Χατζηγεωργίου, «τα τελευταία χρόνια καταγράφεται μια εκρηκτική ανάπτυξη βιοϊατρικών δεδομένων – φανταστείτε ότι πλέον τα δεδομένα που εξάγονται σχετικά με τη βιοϊατρική ξεπερνούν σε όγκο τα αστρονομικά δεδομένα! – αλλά την ίδια στιγμή εμφανίζεται έλλειψη εξειδικευμένων επιστημόνων που μπορούν να τα αναλύσουν. Στο Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας υπάρχει το μοναδικό Τμήμα Πληροφορικής στην Ελλάδα με εφαρμογές στη Βιοϊατρική το οποίο διαθέτει τέτοιους εξειδικευμένους επιστήμονες και έτσι το UPenn όπου εργαζόμουν στο παρελθόν, μας εμπιστεύθηκε τη βιοπληροφορική ανάλυση».
Για τη διεξαγωγή της ανάλυσης οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας με επικεφαλής τη δρα Χατζηγεωργίου χρησιμοποίησαν τόσο υπάρχοντες αλγορίθμους όσο και νέους τους οποίους οι ίδιοι ανέπτυξαν. «Κεντρικό ρόλο έπαιξε η ανάλυση σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων (single cell RNA sequencing), η οποία μας προσφέρει πλέον έναν ισχυρό “μεγεθυντικό φακό” ώστε να βλέπουμε το τι ακριβώς συμβαίνει μέσα στο κάθε κύτταρο ξεχωριστά. Ενώ στο παρελθόν από κάθε δείγμα ιστού που αναλύαμε λαμβάναμε μια μαζική εικόνα των κυττάρων που τον απάρτιζαν, τώρα πλέον είμαστε σε θέση να βλέπουμε ποια γονίδια είναι ενεργά σε κάθε κύτταρο! Αρχικώς ομαδοποιούμε τα κύτταρα ώστε να βλέπουμε από πόσες ομάδες κυττάρων αποτελείται ο κάθε ιστός. Αφού κάνουμε αυτόν τον πρώτο διαχωρισμό μπορούμε πλέον να επικεντρωνόμαστε στην ομάδα κυττάρων που θέλουμε και να βλέπουμε ποια συμπεριφορά έχουν τα γονίδια των κυττάρων ενδιαφέροντος».

Ζουμ σε κάθε κύτταρο

Με βάση αυτή την τόσο βαθιά ανάλυση οι επιστήμονες «ζούμαραν» στους ινοβλάστες και ανακάλυψαν ότι υπάρχουν υπο-ομάδες ινοβλαστών, εκ των οποίων μία συνδέεται με τους όγκους και τους τρέφει μέσω της αγγειογένεσης που προκαλεί. «Χωρίς τη δυνατότητα της ανάλυσης σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων που έχουμε πλέον διαθέσιμη, πιθανότατα δεν θα αντιλαμβανόμασταν ποτέ τον καταλυτικό ρόλο της πρωτεΐνης ATF4 στον καρκίνο» σημείωσε η δρ Χατζηγεωργίου και χρησιμοποίησε μια εύστοχη παρομοίωση ώστε να γίνει κατανοητή στον καθένα μας η προσφορά του single cell RNA sequencing: «Προτού κάνει την εμφάνισή της αυτή η μέθοδος ήταν σαν να κάναμε δειγματοληψία στο μέσον του Σαρωνικού και περιμέναμε να δούμε την ποιότητα του νερού σε κάθε παραλία ξεχωριστά, πράγμα αδύνατον. Τώρα έχουμε τη δυνατότητα να βλέπουμε το τι ακριβώς συμβαίνει με την ποιότητα του νερού στην κάθε παραλία».
Στη συνέχεια οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας κατέφυγαν στη γνώση που έχει αποκτηθεί από προηγούμενα πειράματα άλλων ομάδων τα οποία είχαν βασιστεί στην τεχνική ChIP-Seq προκειμένου να δουν την ακριβή λειτουργία της ΑΤF4. Οπως περιέγραψε η δρ Χατζηγεωργίου, «η τεχνική ChIP-Seq επιτρέπει να απομονώνονται συγκεκριμένα τμήματα DNA στα οποία προσδένεται ο εκάστοτε μεταγραφικός παράγοντας ενδιαφέροντος, στην περίπτωσή μας η ATF4. Μόλις τα τμήματα αυτά απομονωθούν γίνεται αλληλούχησή τους προκειμένου να εντοπιστούν τα συγκεκριμένα γονίδια στα οποία επιδρά ο παράγοντας. Μέσω της ανάλυσης τέτοιων πειραμάτων σε ινοβλάστες καταλήξαμε στο ότι η ATF4 προσδένεται και ρυθμίζει γονίδια υπεύθυνα για την παραγωγή κολλαγόνου. Εχοντας αυτή τη γνώση καταφύγαμε σε μια μεγάλη βάση δεδομένων, στην οποία περιέχεται η έκφραση όλων των γονιδίων σε ιστούς δεκάδων καρκίνων. Είδαμε λοιπόν ότι στα καρκινικά κύτταρα σε σύγκριση με τα υγιή υπήρχαν υψηλότερα επίπεδα κολλαγόνου».
Το Διαδίκτυο αποτελεί έναν θησαυρό πληροφοριών που αν κάποιος ξέρει πώς να τους «εξορύξει» δημιουργεί τη δική του καθαρή «εικόνα» για το ερευνητικό ζητούμενό του, σημείωσε στο ΒΗΜΑ-Science ο υποψήφιος διδάκτορας στο Τμήμα Πληροφορικής με εφαρμογές στη Βιοϊατρική του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, ο οποίος είχε ενεργό ρόλο στη βιοπληροφορική ανάλυση, κ. Γεώργιος Σκούφος.

Ο παράγοντας «brain drain»

Καταλήγοντας η δρ Χατζηγεωργίου τόνισε ότι η συνεισφορά ενός ελληνικού πανεπιστημιακού τμήματος στη συγκεκριμένη σημαντική αμερικανική μελέτη αποδεικνύει ότι «η Βιοπληροφορική είναι ένα επιστημονικό πεδίο το οποίο, αν υπάρχουν άνθρωποι με όρεξη και γνώση καθώς και μερικοί υπολογιστές, μπορεί να εφαρμοστεί από μια μικρή χώρα όπως η Ελλάδα και τα αποτελέσματά της να “ταξιδέψουν” στα πέρατα του κόσμου. Και αυτό είναι ένα καλό παράδειγμα προκειμένου όχι μόνο να επιτύχουμε το πολυπόθητο brain gain, αλλά να συμβάλουμε και στην ανάπτυξη της χώρας. Ας ανοίξουμε ελκυστικές επιστημονικές… πόρτες για να κρατήσουμε τους ερευνητές στη χώρα μας ή και να τους φέρουμε πίσω».

Πηγή:tovima.gr