Exploiting convergent evolution to design biomarker extraction tools for the prediction of therapeutic response in cancer

利用趋同进化设计生物标志物提取工具来预测癌症治疗反应

基本信息

项目摘要

PROJECT SUMMARY/ABSTRACT The effective treatment of drug resistant tumors represents one of the greatest unmet needs in oncology research. The evolution of therapeutic resistance in cancer is a dynamic process, shaped by many external forces, including selection pressures, microenvironment, and the timescales of clinical treatments. As tumors evolve under these heterogeneous settings, a variety of genotypes emerge and lead to large differences in drug response phenotypes between patients. By grouping tumors based on their response to treatment, we can exploit principles of convergent evolution, where similar phenotypes evolve independently between individuals. In doing so, this work aims to aid precision medicine by identifying commonalities between tumors with similar drug response phenotypes. Gene expression signatures are a powerful tool that can be used to predict convergent states of drug sensitiv- ity and resistance. Using vast open-source datasets, Aim 1 of this proposal will demonstrate a novel method for extracting and validating gene expression signatures to predict therapeutic response in cancer. Cell lines with the best and worst response to a given drug are pooled and compared using differential gene expression analysis. Genes with increased expression in a state of sensitivity or resistance become seed genes in a co-expression network based on gene expression from tumor samples. From there, only seed genes with strong co-expression within patient samples are extracted to form the final gene expression signature. This novel approach integrates clinical sample data to the signature extraction method in order to increase translational value compared to molec- ular signatures extracted using only cell line datasets. Next, Aim 2 of this proposal investigates the phenomenon of collateral sensitivity, where resistance to one drug aligns with sensitivity to another drug. Because the evo- lution of collateral resistance and sensitivity can be unpredictable, molecular signatures of convergent states of collateral sensitivity and resistance could greatly enhance treatment planning once resistance to first-line ther- apy has evolved. Using EGFR+ non-small cell lung cancer cell lines as a model system, this project aims to identify molecular signatures of evolutionarily convergent collateral sensitivity/resistance phenotypes during the experimental evolution of therapeutic resistance to targeted therapies.
项目摘要/摘要 有效治疗耐药性肿瘤是肿瘤学中最大的未满足需求之一 研究。癌症中热耐药性的演变是一个动态过程,由许多外部塑造 力量,包括选择压力,微环境和临床治疗的时间尺度。作为肿瘤 在这些异质环境下进化,出现了多种基因型,并导致药物差异很大 患者之间的反应表型。通过根据肿瘤对治疗的反应进行分组,我们可以 利用收敛进化的原理,其中相似的表型在个体之间独立演变。在 这样做,这项工作旨在通过确定类似药物的肿瘤之间的共同点来帮助精确医学 反应表型。 基因表达特征是一种强大的工具,可用于预测药物敏感性的收敛状态 - 使用大量的开源数据集,本提案的目标1将展示一种新颖的方法 提取和验证基因表达特征,以预测癌症的治疗反应。与 对给定药物的最佳和最坏反应进行了汇总,并使用鉴别基因表达分析进行了比较。 在敏感性或抗性状态下表达增加的基因成为共表达中的种子基因 基于肿瘤样品基因表达的网络。从那里,仅具有强共表达的种子基因 提取患者样品内的最终基因表达特征。这种新颖的方法整合了 与分子相比 仅使用单元线数据集提取的ULAR签名。接下来,该提案的目标2调查了现象 副敏感性,其中对一种药物的抗性与对另一种药物的敏感性对齐。因为 附带电阻和灵敏度的流是不可预测的,可转化状态的分子特征 一旦抵抗对第一线治疗的抵抗 APY发展了。将EGFR+非小细胞肺癌细胞系作为模型系统,该项目旨在 确定进化融合的侧支灵敏度/抗性表型的分子特征 对靶向疗法的热耐药性的实验演变。

项目成果

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