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明码AI团队与耶鲁合作揭示血管生长新机制

发布时间:2017-06-07

药明康德集团企业明码生物科技(WuXi NextCODE)近期公布了其人工智能(AI)和测序团队在一项关于一种调节血管生长新机制发现中的贡献。这一研究由耶鲁大学(Yale University)的Michael Simons教授领导,由包括六个国家的科学家参与,发表于近期的《自然》杂志上,题为 “FGF-dependent metabolic control of vascular development”。

血管的发育受生长因子的调节。如果这一过程发生缺陷,就可能导致心血管疾病;相反,如果在癌症正常发生或者过于活跃,就会有助于肿瘤的快速生长。为了考察成纤维细胞生长因子(FGF)家族在血管发育中迄今为止知之甚少的的作用,Michael Simons教授的研究团队构建了FGF受体基因被敲除的小鼠,以此为实验对象。根据很多现行标准,这种小鼠的血管发育存在缺陷,从而首次证明了在血管生成中起重要作用。

这本身就是一个科学发现,尽管并没有解释FGF如何影响血管发育的过程。因此,这又提出了一项新的挑战,即通过分析大量而复杂的生物学数据,绘制出大部分尚未知晓的相关信号通路。

“明码生物科技的分析发现了我们所观察到的FGF表型的分子机制。结果清楚地显示,FGF参与控制了血管内皮中的代谢途径,” Michael Simons教授说道:“在这项研究之前,人们并不知道FGF控制着糖酵解这一代谢过程的事实,因此这个发现完全是一个惊喜。明码生物科技的生物信息学知识和工具为揭示这一之前未知而重要的FGF生物学机制提供了重要的线索。这个发现可能具有临床意义,人们或者可以上调该信号通路活性用于治疗心血管疾病的途径,或者在癌症患者中将其下调,以使肿瘤隔绝于血液和养分。”

明码生物科技通过其全球化平台,以及在上海和波士顿的团队之间的协同努力,成功应对了这一挑战。明码生物科技首席技术官孙洪业博士带领上海的团队,对添加FGF或者FGF受体表达被敲低的淋巴内皮细胞分别进行了RNA测序。 接着,明码生物科技的统计学副总裁兼AI高级实验室负责人Tom Chittenden博士领导他的团队,采用自身开发的一种巢式基因本体学统计分析工具,根据关键指标梳理了RNA序列变异、表达水平、分子功能和细胞位置等数据。正如他们所预期的那样,这些细胞中富有与细胞增殖和迁移相关的信号通路活性。然而,相当出乎意料的是,结果也显示出了葡萄糖代谢过程相关基因的高度活性。原来,FGF控制着MYC蛋白的表达,而MYC蛋白又决定了参与糖酵解的己糖激酶2基因(HK2)的表达。当FGF信号通路活性缺失时,HK2的表达会相应减低,从而造成内皮细胞增殖和迁移机制的缺陷。孙洪业博士和Tom Chittenden博士都是这一论文的作者。

“AI通过绘制疾病背后复杂的生物学机制,从而能从我们的基因组平台中获得更多的价值,”明码生物科技首席执行官Hannes Smarason先生表示:“这项工作是该技术付诸实际应用又一个很好的例子,它拓展了我们的知识,并有望为开发出能克服我们最大健康挑战的新药指出了方向。”

(信息来源:明码生物科技有限公司)