Метаболические процессы злокачественных клеток претерпевают кардинальные изменения, поскольку им необходимо поддерживать рост, одновременно противостоя метаболическим вызовам и угрозам окружающей опухолевой среды. Метаболические изменения в клетках зависят от специфических онкогенов, генов-супрессоров опухолей и путей стресс-ответа, которые контролируют ключевые биоэнергетические и биосинтетические функции.
Основные сигнальные пути включают MYC, KRAS, PI3K-AKT-mTOR, EGFR, p53, PTEN и LKB1-AMPK, которые контролируют метаболизм глюкозы, аминокислот, липидов, нуклеотидов и митохондриальный метаболизм при различных злокачественных новообразованиях человека.
Исследования демонстрируют, что эти сигнальные пути взаимосвязаны через общие метаболические механизмы, что обеспечивает метаболическую пластичность и создает сложные метаболические паттерны, определяющие опухолевое разнообразие, прогрессирование и резистентность к терапии.
В обзоре представлены новые системные платформы, которые выходят за рамки описаний отдельных сигнальных путей и демонстрируют сложную природу метаболизма рака. Особое внимание уделяется тому, как методы искусственного интеллекта и машинного обучения в сочетании с мультиомиксными данными и геномными метаболическими моделями позволяют ученым:
- Улучшить метаболическое фенотипирование
- Выявить специфические опухолевые уязвимости
- Прогнозировать результаты лечения
- Разрабатывать комбинированные терапевтические стратегии
В исследовании обсуждаются современные препятствия для клинического применения результатов исследований, включая:
- Несогласованность данных
- Сложности в интерпретации и валидации моделей
Представлены перспективные направления исследований, которые позволят развить ИИ-основанную метаболическую оценку в биологически понятные и клинически применимые инструменты.
Обзор создает комплексную платформу, которая связывает механизмы генетического контроля с функциями метаболических сетей и точной онкологией на основе искусственного интеллекта, открывая новые возможности для персонализированного лечения рака.