Ученые Центрального университета предложили вычислительный метод, способный за считаные часы находить гены, которые клетки рака толстой кишки используют для своего роста. Исследование опубликовано в Международном журнале молекулярных наук. Это научное открытие может стать важным шагом к созданию более эффективных лекарств от колоректального рака, одной из ключевых причин онкологической смертности в мире, и решить одну из главных проблем онкологии — устойчивости опухоли к терапии.
По данным Всемирной организации здравоохранения, ежегодно в мире выявляется более 1,9 млн новых случаев рака толстой и прямой кишки, а число смертей превышает 900 тысяч — это второе место среди онкологических причин смертности.
Несмотря на прогресс в ранней диагностике и лечении, проблема устойчивости опухолей к терапии остается острой: многие пациенты перестают реагировать на известные препараты, что заставляет искать новые, более точные мишени для лекарств. Одной из таких мишеней может стать особая молекула — длинная некодирующая РНК под названием SNHG1, уровень которой связан с активностью генов, важных для роста опухоли. Но до сих пор установить, на какие именно участки генома она влияет, было чрезвычайно сложно.
Российские исследователи предложили алгоритм, который помогает быстро находить новые перспективные участки генома, связаные с опухолеобразованием и пригодные для дальнейшей экспериментальной проверки в качестве потенциальных мишеней для терапии.
Новый метод объединяет три независимых типа биологических данных, описывающих происхождение и природу опухоли: физические контакты между длинной некодирующей РНК и ДНК, метки активности генов и расположение так называемых суперэнхансеров — мощных активаторов, способных многократно усилить работу гена. Анализируя все три сигнала одновременно, предложенный алгоритм выделяет те участки генома, где SNHG1 с наибольшей вероятностью влияет на регуляцию генов в раковой клетке. Такие участки — первоочередные кандидаты для поиска новых мишеней терапии.
Применив алгоритм к данным клеток колоректального рака, ученые получили короткий список из 12 перспективных генов-мишеней вместо тысяч возможных вариантов. Активность всех этих генов повышена в опухолях пациентов по сравнению со здоровой тканью и связана с уровнем SNHG1. Уровень этой длинной некодирующей РНК в опухолевых тканях оказался более чем втрое выше, чем в здоровых, что подтверждено анализом данных свыше 500 образцов.
Среди найденных генов есть мишени для уже применяемых препаратов — например, ген TOP1, белок которого служит мишенью иринотекана, одного из основных химиопрепаратов при колоректальном раке, — что подтверждает точность предлагаемого российскими учеными нового подхода. Это открывает возможности для дальнейших исследований. В перспективе такой подход может помочь точнее подбирать терапию — оценивать, кому из пациентов с большей вероятностью подойдет стандартное лечение, а кому стоит подбирать альтернативы.
«Раньше биологам приходилось долго, методом проб и ошибок выяснять, какие гены может активировать та или иная длинная некодирующая РНК через суперэнхансеры. Мы предложили подход, который за несколько часов вычислений дает проверяемую гипотезу — короткий список приоритетных генов-мишеней. Это как навигатор в лабиринте генома: вместо того чтобы блуждать, исследователи и врачи-онкологи сразу видят потенциальные направления терапии. По сути, мы составили дорожную карту для экспериментальных лабораторий, которые теперь могут целенаправленно проверять, замедляет ли подавление исследованной длинной некодирующей РНК — SNHG1 — рост опухоли. Особенно важно, что методология анализа применима не только к колоректальному, но и к другим типам опухолей, и мы надеемся, что со временем такие подходы помогут создавать более точные, персонализированные методы лечения для миллионов пациентов», — сказал научный сотрудник Лаборатории вычислительной биомедицины и молекулярной диагностики в Центральном университете Герман Ашниев.
