Как российские ученые работают в области онкологии
4 февраля отмечается Всемирный день борьбы с раковыми заболеваниями. Рассказываем, какие исследования в области онкологии проводят подведомственные Минобрнауки России организации, и как они могут помочь справиться с одной из главных проблем современности.
Транскриптомные данные в работе ученых МФТИ
Источник: пресс-служба МФТИ
Возникновение и патогенез большинства заболеваний, в том числе онкологических, связаны с генетикой. Уже десятки лет ученые ищут закономерности, которые влияют на развитие того или иного процесса.
В лаборатории трансляционной геномной биоинформатики Московского физико-технического института (МФТИ) под руководством доктора биологических наук Антона Буздина создают технологию прямого сравнения миллионов транскриптомов, полученных самыми разными способами. Это, например, позволит выявить общие черты между разными патологиями и предложить новые способы их лечения.
В лаборатории также занимаются анализом молекулярных путей и использованием машинного обучения для создания биомаркеров нового поколения. Ученые ищут молекулярные пути, активность которых связана с прогнозом ответа раковой опухоли на лечение. По транскриптомным данным можно провести количественный анализ и понять, активированы или подавлены выбранные молекулярные пути, а также предсказать реакцию на используемые противораковые препараты. Таким образом, можно составить рейтинг оценки их эффективности, что может использоваться врачом при назначении терапии.
Ученые используют транскриптомные данные для разработки персонализированного подхода в лечении онкобольных. Слабое сходство между разными опухолями и их индивидуальные особенности могут перестать быть проклятием онкологии, став источником подбираемых индивидуально терапевтических комбинаций. Сравнение отдельных профилей экспрессии РНК позволяет предсказать статус ответа для больного и назначить эффективное лечение.
Пока что результаты обработки транскриптомов используются в клинике только для тяжелых и неопределенных случаев, где стандартное лечение не дает нужного результата. Проходящее при участии команды МФТИ клиническое испытание РНК-маркеров нового поколения выявило статистически достоверное преимущество такого подхода перед традиционными способами назначения терапии больным с тяжелыми формами рака.
Ученые СФУ предложили алгоритм, выявляющий сложные соматические мутации
Источник: пресс-служба СФУ
Ученые научно-практической лаборатории молекулярно-генетических методов исследований и кафедры медицинской биологии Сибирского федерального университета (СФУ) предложили свой алгоритм выявления и идентификации сложных соматических мутаций, ассоциированных с одним из видов рака крови — хроническими миелопролиферативными неоплазиями (ХМН). Способ удобен для использования в случаях, когда необходимо провести анализ множества разнообразных вариантов соматических мутаций, которые могут быть локализованы на небольшом фрагменте ДНК (100–300 нуклеотидов), и любая из таких мутаций имеет клиническое значение. В частности, с помощью этого алгоритма в лаборатории для пациентов с хроническим раком крови проводится анализ мутаций в таких генах, как JAK2 и CALR. Ключевые достоинства нового алгоритма — экономичность, скорость выполнения анализа и возможность выявления мутации даже при небольшом уровне аллельной нагрузки (3–5% мутантных аллелей в образце ДНК).
Соматические мутации в опухолевых клетках могут служить диагностическими и прогностическими маркерами, а также определять чувствительность к противораковым препаратам. Спектр мутаций при этом очень широк: это могут быть точечные мутации, разные делеции и вставки небольших участков ДНК, а также их сочетания. Все это обуславливает необходимость использования такого метода генетического анализа, как секвенирование (определение последовательности нуклеотидов в ДНК). Однако это весьма дорогостоящий метод.
Генетический анализ соматических мутаций или тех, которые не передаются по наследству, а появляются с возрастом и зачастую ассоциированы с онкозаболеваниями, ученые СФУ предложили проводить в два этапа: скрининг и секвенирование.
Предложенный алгоритм уже многократно апробирован в лаборатории молекулярно-генетических методов исследований СФУ. Получаемые с его помощью результаты используются врачами-гематологами для дифференциальной диагностики пациентов с диагнозом ХМН.
Ультразвуковое удаление новообразований
Аппарат «Диатер». Источник: пресс-служба СПбПУ
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) активно занимается направлением Life Science, которое изучает возможности использования современной исследовательской базы для улучшения здоровья людей.
Вместе со специалистами Лаборатории ультразвуковых технологий Центра перспективных исследований СПбПУ, Новосибирского приборостроительного завода холдинга «Швабе» и госкорпорации «Ростех» ученые разработали первый в России медицинский комплекс для удаления новообразований при помощи ультразвука «Диатер». Технология предназначена для неинвазивного (без проникновения в тело) лечения опухолей методом отторжения части тканей с помощью фокусированного ультразвука высокой интенсивности. В отличие от хирургического удаления образований, процедура HIFU (High Intensity Focused Ultrasound) гораздо безопаснее, так как не провоцирует появление новых раковых клеток. Кроме того, она безболезненная и не требует применения общего наркоза.
Доклинические исследования аппарата прошли совместно с Национальным медицинским исследовательским центром онкологии имени Н.Н. Петрова и Первым Санкт-Петербургским государственным медицинским университетом имени И.П. Павлова. Испытания показали эффективность аппарата в уменьшении опухолевых тканей и увеличении выживаемости. Также было доказано, что метод имеет меньше нежелательных последствий, чем химиотерапия или хирургическое вмешательство.
Как предотвратить появление метастазов
Источник: пресс-служба Томского НИМЦ РАН
Ученые Томского национального исследовательского медицинского центра РАН проводят актуальные исследования для предотвращения у онкологических больных метастатической болезни. Команда под руководством Заслуженного деятеля науки РФ, профессора Владимира Перельмутера и члена-корреспондента РАН, профессора Надежды Чердынцевой исследует неблагоприятные иммуновоспалительные реакции в микроокружении злокачественной опухоли и их роль в приобретении опухолевыми клетками способности давать метастазы.
«Мы пытаемся выяснить, как именно происходит стимуляция гематогенного метастазирования при проведении пациентам предоперационной химиотерапии, и какую роль в этом играет микроокружение опухоли», — говорит профессор Владимир Перельмутер.
Ученые рассказали об одном из важных аспектов проблемы и представили собственный взгляд на механизмы метастазирования в приглашенном обзоре в научном журнале Breast Cancer Targeted Therapy. А затем в одном из самых высокорейтинговых научных журналов по биомедицине Nature появилась статья ведущих онкологов мира, где они ссылаются на обзор томских исследователей и полагают, что химио- и радиотерапия способны, изменяя микроокружение, у некоторых пациентов повышать риск метастазирования.
Признание вероятности этого нежелательного эффекта химиотерапии открывает пути для разработки и трансляции в клиническую практику технологии сопровождения химиотерапии с целью профилактики метастатической болезни. Исследования ученых поддержаны крупными грантами Российского научного фонда.
«Пациенты, получающие предоперационную терапию, должны быть защищены от таких неблагоприятных последствий лечения, как диссеминация процесса, то есть образование вторичных очагов опухоли в жизненно важных органах», — отмечает профессор Надежда Чердынцева.
Эпигенетика против рака желудка
В Медико-генетическом научном центре имени академика Н.П. Бочкова (МГНЦ), ведущем медико-генетическом учреждении страны, есть лаборатория, занимающаяся эпигенетикой. Эпигенетика — молодая наука, изучающая факторы, которые влияют на активность генов, при этом не нарушая их структуры.
Один из них — это метилирование, то есть присоединение метильных групп к определенному участку гена. Действие этих метильных групп можно сравнить с выключателем: присоединяясь, они «выключают» ген, с него не синтезируется белок, такой ген называется метилированным. При онкологических заболеваниях метилирование и обратный ему процесс деметилирования оказываются разбалансированы. Такая разбалансированность — обязательное условие развития злокачественных опухолей. Лаборатория эпигенетики МГНЦ уделяет много внимания изучению этих процессов.
Последнее исследование ученых посвящено генам эпигенетической регуляции при раке желудка. Эпигенетические механизмы не ограничены метилированием ДНК. Есть различные структуры наследственного материала, например, хроматин, которые тоже могут нарушаться при образованиях опухолей. Поэтому в новой работе исследователи изучали не метилирование, а мутации тех самых генов, которые ответственны за регуляцию структуры и функции наследственного материала. Специалисты лаборатории эпигенетики МГНЦ исследовали 135 образцов опухолей желудка, изучили мутации в 25 генах эпигенетических модификаторов. Оказалось, что если в опухоли желудка есть соматическая мутация хотя бы в одном из этих генов, то выживаемость пациентов статистически значимо снижается. На основе полученных данных был составлен мутационный классификатор, который сможет давать дополнительную информацию врачам-онкологам. Именно исчерпывающая информация об опухоли позволяет выбрать наиболее верную тактику лечения — пациент, прогноз которого хуже, нуждается в более интенсивной терапии.
Также специалисты лаборатории эпигенетики МГНЦ обнаружили мутации в генах KMT2D, KMT2C при раке желудка. Эти гены активно задействованы в репарации в ДНК. Мутации в них означают, что ДНК при повреждении плохо восстанавливается.
«Из этого можно сделать вывод, что в таком случае можно добавить внешние агенты, то есть лекарственные препараты, которые также нарушают целостность ДНК опухоли. Таким образом можно довести ДНК до такого состояния, что клеточное деление практически останавливается и препятствует делению опухолевых клеток. Подобные препараты активно применяются для лечения опухолей молочной железы и яичников, однако их не назначают при раке желудка — это PARP-ингибиторы», — сказал заведующий лабораторией эпигенетики Владимир Стрельников.
PARP — это белок, который участвует в починке разрывов ДНК. Ингибиторы PARP блокируют его, что приводит к накоплению повреждений ДНК и гибели клеток и, таким образом, уменьшает развитие опухоли и ее метастазов.
