Přeskočit na obsah

PredictONCO – automatizovaná analýza nádorových mutací a pomůcka pro výběr léčby

iStock-1300745916
Ilustrační fotografie. Všechny osoby jsou modelem. Zdroj: iStock

Precizní medicína založená na identifikaci specifických molekulárních alterací řídících vznik a rozvoj nádorového onemocnění u konkrétního pacienta je v současnosti nejslibnějším konceptem onkologické léčby. Mnohé z těchto alterací vedou ke vzniku abnormálních či zvýšeně exprimovaných proteinů a k deregulaci příslušných signálních drah, čehož lze využít pro terapeutické plánování a nasazení specificky cílené léčby.

„Často se však stává, že je v nádoru odhaleno mnoho mutací v různých genech, o kterých nelze jednoznačně říci, zda jsou z hlediska biologie nádoru významné, či nikoli, popřípadě zda má smysl proti nim nasadit cílenou léčbu,“ konstatuje pro Medical Tribune doc. Mgr. David Bednář, Ph.D., vedoucí výzkumné skupiny Molekulové modelování a bioinformatika, která působí na Přírodovědecké fakultě MU v Brně a je součástí Národního ústavu pro výzkum rakoviny (NÚVR).

Proto s kolegy vyvinuli a poskytli veřejnosti unikátní webový nástroj Predict­ONCO, který k predikci významnosti mutací využívá metod bioinformatiky a proteinového modelování a kombinuje je s umělou inteligencí. Server, na kterém tento nástroj běží, poskytuje výpočetní analýzu sekvenčních a strukturních vlastností mutovaného proteinu a provádí virtuální screening použitelných léků registrovaných evropskými a americkými regulačními orgány EMA a FDA.

„Aby byl nástroj uživatelsky přívětivý pro klinické lékaře i vědce, kteří se primárně nezabývají bioinformatikou, navrhli jsme jeho grafické uživatelské rozhraní tak, aby bylo vysoce interaktivní a vizualizovalo klíčové informace získané z výpočtů. Data se zobrazují v jednoduché a přehledné podobě s využitím různých vizualizací a srozumitelného jazyka,“ vysvětluje doc. Bednář a zdůrazňuje: „Aby byly splněny nároky na krátkou dobu provedení, kterou vyžaduje klinická praxe, vybrali jsme pouze nástroje s vysokou přesností predikce a krátkou výpočetní dobou. Všechny již jednou vypočtené výsledky se navíc ukládají, aby je bylo možné kdykoli použít znovu.“

Jak PredictONCO funguje

Nástroj PredictONCO strukturně i sekvenčně porovnává protein divokého typu s jeho mutovanou variantou. K odhadu dopadu mutace na strukturu, stabilitu a funkčnost proteinu slouží optimalizované rozhodovací algoritmy založené na strojovém učení, které zvyšují přesnost predikce. Kvalita a spolehlivost byla validována na 269 klinicky ověřených mutacích 52 onkologicky významných proteinů. PredictONCO následně vyhledává vazebné vlastnosti potenciálních inhibitorů mutovaného proteinu ze seznamu aktuálně schválených léků. Vypočítané výsledky jsou doplněny o data ze znalostní databáze proteinů UniProtKB.

„Jediným požadovaným vstupem, který musí uživatel zadat, je výběr proteinu, jenž je předmětem jeho zájmu, a typu mutace. Všechny výpočty se poté provedou automaticky a výsledky jsou interpretovány za pomoci umělé inteligence. Díky tomu se výrazně zvyšuje přesnost predikcí,“ doplňuje doc. Bednář.

Konkrétní analýzy závisejí na oblasti, kde se mutace nachází, a na dostupnosti informací o struktuře této oblasti. Pokud je k dispozici vysoce kvalitní 3D struktura a mutace je umístěna v cytoplazmatické doméně odpovědné za vazbu ligandu, provedou se všechny analýzy, včetně výpočtů souvisejících s funkcí a léčivem, aby se vyhodnotila potenciální inhibiční role malých molekul. Výpočty související s funkcí a léčivem jsou vynechány, pokud je mutace v extracelulární jednotce. Pro transmembránové a nedefinované oblasti lze provádět pouze analýzy založené na sekvencích, protože tyto oblasti často postrádají experimentální strukturní informace potřebné pro přesné výpočty vazeb.

V čem je PredictONCO unikátní

V současné době je komerčně dostupných i několik dalších prediktivních nástrojů. Společnost Google DeepMind například vyvinula program AlphaMissense, který predikuje význam tzv. missense mutací, tedy těch, které rovněž vedou ke změně aminokyseliny v proteinu. Takové mutace jsou často neškodné, ale mohou narušit fungování proteinů a způsobit nemoci od cystické fibrózy a srpkovité anémie až po karcinom či vývojové poruchy mozku. Nástroj není tedy určen výhradně pro onkologická onemocnění. Naproti tomu PredictONCO je specializován na onkologická onemocnění a vykazuje vyšší úspěšnost predikce (plocha pod ROC křivkou je 0,97).

Nástroj PredictONCO není patentově chráněn, je tedy volně přístupný všem lékařům, výzkumníkům a dalším odborníkům z akademické sféry nejen z ČR, ale z celého světa na webové stránce loschmidt.chemi.muni.cz/predictonco/.   

Sdílejte článek

Doporučené

Reformy budou, slibuje Vojtěch

21. 7. 2026

Opozice nechce umožnit mimořádnou injekci 21 miliard korun ze státního rozpočtu do zdravotnictví na rok 2027 jen tak, dokud ministr zdravotnictví…