Группа ученых из Научно-исследовательского института общей патологии и патофизиологии во главе с профессором Элеонорой Брагой разработала новый способ диагностики рака яичников на основе микроРНК – маленьких молекул, участвующих в подавлении активности генов. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты были опубликованы в журнале Gene, кратко о них рассказывается в пресс-релизе РНФ.
МикроРНК – молекулы РНК длиной 18-25 нуклеотидов – были открыты в начале ХХ века. Эти молекулы оказались способны подавлять синтез белка в разных генах и тем самым либо сдерживать развитие рака (онкосупрессорные микроРНК), либо способствовать его развитию (онкогенные микроРНК).
Метилирование ДНК – это изменение структуры ДНК, при котором последовательность ее нуклеотидов (образующих ДНК соединений) остается неизменной. При метилировании к цитозину, одному из оснований, из которых состоят нуклеотиды ДНК, присоединяется метильная группа – соединение одного атома углерода с тремя атомами водорода. Метилирование ДНК – один из путей подавления экспрессии генов, то есть преобразования наследственной информации от гена в РНК или белок.
В раковых опухолях этот процесс протекает менее активно, чем в здоровых тканях, но при этом регуляторные (отвечающие за экспрессию генов) участки генов оказываются излишне метилированы, что мешает экспрессии.
«Ранее было показано, что доля генов микроРНК, «выключенных» метилированием, выше, чем обычных генов, кодирующих белки. В связи с этим излишне метилированные гены микроРНК могут представлять собой полезные для клинической онкологии чувствительные маркеры. Действительно, на основе метилирования генов микроРНК предложены системы маркеров для диагностики и прогноза рака толстой кишки и простаты, но для рака яичников такие данные практически отсутствовали. Цель данной работы – найти гены онкосупрессорных микроРНК, «выключенных» посредством метилирования в опухолях, образовавшихся при раке яичников — наиболее опасном онкогинекологическом заболевании с высокой смертностью и в России, и в мире», – рассказывает Элеонора Брага, заведующая лабораторией патогеномики и транскриптомики.
Исследователям удалось отобрать около двух десятков излишне метилированных генов микроРНК в опухолях яичников. Анализ метилирования выполнялся с помощью бисульфитной конверсии ДНК, выделенной из опухолей и прилежащих непораженных тканей, а также последующей ПЦР (полимеразной цепной реакции). Под воздействием бисульфита натрия неметилированный цитозин (одно из четырех азотистых оснований нуклеотидов ДНК) превращается в урацил (другое азотистое основание). Такой метод позволяет определить, какие из нуклеотидов были метилированы. При ПЦР же происходит многократное удвоение копий заданных участков ДНК. Это позволяет добиться значительного увеличения малых концентраций определенных фрагментов ДНК в пробе.
Роль метилирования группы генов микроРНК в развитии и
метастазировании рака яичников и наборы маркеров
Третий и наиболее ценный результат был получен при сравнении первичных опухолей от пациентов с метастазами и без них. Метилирование десяти генов микроРНК оказалось строго связано с метастазированием рака яичников, что исследователи подтвердили также на самих метастазах, вырезанных из брюшины.
«В теоретическом отношении наиболее интересно обнаружение особых свойств у двух микроРНК (miR-375 и miR-203), промоторы («стартовые площадки», где начинается транскрипция генов – процесс синтеза РНК с использованием ДНК в качестве матрицы) которых метилируются исключительно после или в процессе метастазирования, а в «безметастазных» опухолях они, напротив, имеют черты онкогенов, которым свойственны отсутствие метилирования и повышенная экспрессия. Причем такие же свойства этих микроРНК выявлены нами для рака почки. Что заставляет эти микроРНК перевоплощаться из онкогенов в супрессоры в процессе метастазирования, вопрос пока открытый», – поясняет Брага.
Новые данные по метилированию генов микроРНК в перспективе полезны и для практической медицины. Так, на основе полученной информации авторы исследования разработали новые способы диагностики рака яичников и предсказания образования метастазов и рецидивов.
