- 225
- 0
Генетики обнаружили возможности ранней диагностики и принципиально нового лечения рака
В человеческом теле происходят бесчисленные генетические процессы с участием нашей ДНК. Один из таких процессов называется метилированием ДНК — данный механизм связан с регуляцией экспрессии генов. Паттерны аномальной экспрессии генов связаны с несколькими заболеваниями, включая рак.
Исследователи из Центра молекулярной медицины Норвегии (UiO) обнаружили 13 особых генов, связанных с этими процессами.
В Центре молекулярной медицины Норвегии (NCMM) исследователи изучили 19 типов рака, чтобы выявить потенциальные молекулы, которые регулируют аберрантное метилирование ДНК, эпигенетическую модификацию ДНК, связанную с регуляцией экспрессии генов. Ученые наблюдали связь между экспрессией 13 факторов транскрипции (TF) — они представляют собой гены, которые связываются с ДНК в местах соединения TF (TFBS), чтобы контролировать экспрессию генов. Каждый из этих 13 факторов транскрипции был выбран на основе их связи с изменениями уровня метилирования ДНК по крайней мере при двух типах рака.
- Метилирование ДНК – естественный процесс, связанный с контролем экспрессии генов. В обычном случае у вас есть определенный образец метилирования ДНК, но он может быть захвачен раковыми клетками и в результате будут проявляться другие (аномальные) образцы, —объясняет исследователь доктор Роза Берхану Лемма.
«Мы хотели выяснить, каков механизм этой дисрегуляции, и посмотреть, участвуют ли факторы транскрипции в модуляции аномального эпигенетического процесса», — объяснила исследователь.
- Мы выявили особые свойства между этими факторами транскрипции и паттернами метилирования ДНК вблизи мест связывания факторов транскрипции. — Лемма объяснил, что одним из подходов может быть использование паттернов метилирования ДНК в качестве потенциальных биомаркеров.
«Этим исследованием мы определяем будущую возможность использовать различные эпигенетические профили рака для изучения потенциальных терапевтических подходов», — дополнила Лемма.
Такие открытия могут иметь первостепенное значение для освещения биологических аспектов развития, функции и идентичности опухоли.
По мере углубления в понимании эпигенетических процессов и закономерностей развития раковых опухолей, ученые Массачусетского технологического института создали новую модель быстрого сканирования генома раковых клеток и выявления мутаций, вызывающих рост опухоли.
Раковые клетки могут иметь тысячи мутаций в своей ДНК. Однако лишь немногие из них действительно способствуют прогрессированию рака.
Определение и дифференцировка «вредных» мутаций от «нейтральных» может помочь исследователям выявить мишени воздействия лекарственных препаратов.
Команда ученых Массачусетского технологического института создала новую компьютерную модель, которая может быстро сканировать весь геном раковых клеток и выявлять мутации, которые происходят чаще, чем ожидалось, — в том числе — те, что стимулируют рост опухоли.
В своем новом исследовании ученые обнаружили дополнительные мутации в геноме, которые, по-видимому, способствуют росту опухоли у 5-10 % больных раком.
В настоящее время, по крайней мере, у 30% больных раком нет обнаруживаемой драйверной («вредной») мутации, которую можно было бы использовать, как мишень для лечения.
Для проведения экспериментов исследователи обучили вычислительную модель, известную как глубокая нейронная сеть, для поиска в геномах рака мутаций, которые происходят чаще, чем ожидалось. В качестве первого шага они обучили модель геномным данным 37 различных типов рака, что позволило модели определить частоту фоновых мутаций для каждого из этих типов.
«Достаточно обучить модель один раз для данного типа рака, и в дальнейшем нейронная сеть одновременно изучает скорость мутаций во всем геноме для этого конкретного типа рака», — говорит автор исследования.
Данные, использованные для обучения моделей, были получены из проекта Roadmap Epigenomics Project и международной коллекции данных под названием Pan-Cancer Analysis of Whole Genomes (PCAWG).
Одними из типов мутаций, на котором сосредоточились исследователи, являются «криптическими сплайс-мутациями». Большинство генов состоят из последовательностей экзонов, которые кодируют «инструкции» по построению белка, и интронов — спейсерных элементов, которые «вырезаются» из матричной РНК перед ее трансляцией в белок. Загадочные мутации сплайсинга обнаруживаются в интронах, где они могут сбивать с толку клеточный механизм, который их сплайсирует. Это приводит к «незапланированному» включению интронов.
Используя новую модель, исследователи обнаружили, что многие скрытые мутации сплайсинга, по-видимому, нарушают работу генов-супрессоров опухолей. Когда эти мутации присутствуют, опухолевые супрессоры неправильно сплайсируются и перестают работать — таким образом клетка теряет одну из своих защитных функций против рака.
Исследователи говорят, что ориентация на эти мутации может предложить новый способ потенциального лечения этих пациентов. Один из возможных подходов, который все еще находится в разработке, использует короткие нити РНК (ASO) для «исправления» мутировавшего фрагмента ДНК.
Исследователи также использовали свою модель, чтобы выяснить, могут ли уже известные распространенные мутации вызывать различные типы рака. Например, ученые обнаружили, что BRAF, ранее связанный с меланомой, также способствует прогрессированию рака поджелудочной железы, печени и желудочно-пищеводного тракта.
