Ученые из ВШЭ с помощью машинного обучения выяснили, что две самые распространенные структуры в геноме — стебель-петля (шпильки) и G-квадруплексы — вызывают его мутации, приводящие к раку. Результаты исследования опубликованы в BMC Cancer.

В начале 2000-х ученые придумали новый способ определения нуклеотидной последовательности ДНК и РНК — секвенирование следующего поколения (NGS). Эта технология позволяет прочитать одновременно несколько миллионов участков генома, что нельзя было сделать с помощью более ранних методов секвенирования. Теперь геном человека можно записать в текстовый файл, который занимает примерно 3,2 гб. По мере секвенирования генома опухолевой ткани ученые могут наблюдать спектр разных мутаций. Они могут быть точечные и крупные.

Ученые исследовали влияние шпилек и квадруплексов на точки разрыва в геноме с помощью методов машинного обучения. Исследователи проанализировали полмиллиона точек разрывов в более чем двух тысячах геномов десяти типов рака. Исследователи искали горячие точки мутации — места в геноме, которые рвутся чаще других.

Выяснилось, что структуры стебель-петля чаще становятся причиной появления лейкоза, опухоли головного мозга, рака печени и предстательной железы, а квадруплексы – карциномы яичника, рака кожи, молочной железы, кости и поджелудочной железы. Появление точек разрыва нельзя объяснить исключительно влиянием вторичных структур, но их вклад составляет не менее 20—30%.

По мнению авторов исследования, в будущем квадруплексы могут использоваться как терапевтические мишени. Если с помощью лекарств сделать их более стабильными, то в раковых клетках не сможет работать специальный фермент теломераза, и они станут уязвимыми.