Идентификация генов при прогрессировании меланомы

В ходе научных исследований ученые, представляющие Университет Сан-Паулу, или USP, Бразилия, использовали пигмент синтетических соединений типа куркумина, наделяющий образцы оранжевым цветом, при анализе клеточных линий меланомы человека – медики смогли идентифицировать гены, характеризующиеся измененной экспрессией в потенциально инвазивных опухолях и клетках злокачественных образований, которые резистентны к применяемой химиотерапии.

Как считают медики, при условии, что дальнейшими исследованиями будет подтверждена важность данных генов в ходе прогрессирования патологии и увеличения показателей хеморезистентности, возможно будет рассматривать применение биомаркеров для проведения диагностики и для разработки терапевтических курсов.

Результаты научной работы, которая финансировалась Исследовательским фондом Сан-Паулу, FAPESP, были опубликованы в издании Pharmacological Research.

Как отметила Эрика Апаресида де Оливейра, являющаяся аспиранткой в Школе фармацевтических наук USP, ранее проведенные исследования, в которых принимали участие другие члены научной группы, демонстрируют противоопухолевые свойства DM-1, соединения, аналогичного куркумину, и активность при использовании низких доз. Медики также приняли решение выяснить список генов, модулирующих вещество, а также причины его токсичности для раковых клеток при борьбе с меланомой при нейтральности для здоровых окружающих тканей.

Как сказала Оливейра, научная литература предоставляет множество документации, подтверждающей антиоксидантные, антимикробные, противоопухолевые и противовоспалительные характеристики куркумина. При этом установлено, что терапевтические свойства вещества ограничены в его свободной форме по причине плохих показателей поглощения, ускоренного метаболизма и невозможности растворяться в воде. Чтобы решить данную проблему, медиками были разработаны аналоги синтетического происхождения при незначительных структурных модификациях для достижения стабильности молекулы в организме.

Вещество DM-1с формулой 4- [5- (4-гидрокси-3-метоксифенил) -3-оксо-пента-1,4-диенил] -2-метоксифенолят было синтезировано в течение нескольких лет – этим процессом занимался Хосе Августин Пабло Квинчек Суарес, являющийся профессором Университета Бандейрантес, UNIBAN.

Как прокомментировала Оливейра, Опыты на животных моделях, которые проводили ученые, позволили установить, что терапия с применением DM-1 способствует уменьшению размеров злокачественных образований, а вещество оказалось токсичным для раковых клеток меланомы, устойчивой к химиотерапии.

Схема действия

Для изучения механизма работы DM-1 Оивейра использовала платформу токсикогении, которая представляла собой разработку Жизеля Монтейро, являющегося профессором FCF-USP, а также одним из специалистов научно-исследовательской группы. Данная платформа включает 6000 штаммов грибков, которые были заморожены. Сюда же входят мутированные типы Saccharomyces cerevisiae, которые успешно применяются для приготовления выпечки и в качестве пивных дрожжей.

По словам Оливейра, данный геном включает 6000 генов при том, что у каждой мутированной формы нарушен ген – это позволило ученым наблюдать специфику их соединений.

Образцы были разморожены и распределены по 96 чашам, затем они были обработаны DM-1. Штаммы, у которых не наблюдался рост при использовании аналога куркумина, были исключены – в итоге у медиков в работе осталось 211 образцов генов, на которых можно было воздействовать выбранной методикой.

Следующим этапом работы была фильтрация генов для идентификации гомологов в геноме образцов по причине того, что некоторые из образов не могут быть связаны со специфичными для дрожжей функциями. Исследователями был представлен другой список, в который вошло 79 генов-образцов посредством применения методов и инструментария биоинформатики, а также опыта Хелдера Накая, являющегося профессором FCF-USP и научным сотрудником исследования.

Оливейра сказала, что ученые получили возможность наблюдать хранилища геномных данных, полученных от пациентов с идентифицированной онкологией для получения точной информации о взаимодействии генов друг с другом.

Проведение анализа позволило установить взаимосвязь большого количества генов с сигнальными путями, благоприятствующими прогрессированию онкологии в момент своей активности. В качестве примера можно приводить опосредуемые митоген-активированные белки киназой и рецептором эпидермального фактора роста.

На следующем этапе работы медики изучили важность генов при развитии меланомы. Для этого были использованы методы биоинформатики, которые давали возможность сосредоточиться на процессе анализа последовательностей генов у больных меланомой.

Как отметила Оливейра, медики успешно получили результаты для поиска генов, характеризующихся измененной экспрессией в ходе развития меланомы. Ученые выявили 7 важных генов, которые были изменены у большого количества пациентов с онкологией.

In vitro тестирование при использовании нехимически-резистентных родительских клеток меланомы позволило установить, что терапия с применением DM-1 позволяет индуцировать гибель раковых клеток по причине повышения показателей экспрессии гена TOP-1. При его активности возникают ошибки транскрибирования ДНК, что способствует геномной нестабильности в раковых клетках.

В образцах меланомы с хеморезистентными свойствами характеристики цитотоксичности были спровоцированы повышением генной экспрессии ADK, участвующего в процессе синтеза клеточной энергии.

По словам Одивейра, аналогично действию куркумина, способного взаимодействовать с клеточными мишенями и модулирующего множественные сигнальные пути, DM-1 также имеет различное действие для провоцирования токсичности как в обычных раковых клетках, так и в тех, у которых есть хеморезистентность.

Новое фокусирование

В рамках второго последокторского проекта, который проводился при поддержке FAPESP, Оливейра занимается углубленным изучением участия ТОР-1 и ATP6V0B в процессе прогрессирования меланомы – эти гены входят в семерку важных и идентифицированных учеными генов.

Доктор отметила, что медики стремятся получить больше данных о процессе экспрессии генов в рамках развития меланомы и ее различных форм: первичной, метастатической, мутированной, при отсутствии мутации в гене BRAF, при резистентности и ее отсутствии. Медики будут сравнивать полученные данные с результатами выражений в нормальных меланоцитах. Вопрос заключается в том, как происходит участие генов в развитии онкологии и в индивидуальных случаях при их блокировке.

Несмотря на то, что меланома представляет редкую форму онкологии кожи, она является максимально агрессивной и опасной, с низкими показателями выживаемости. Развитие онкологии происходит из меланоцитов, которые задействованы в процессе синтеза меланина. Помимо стремительного роста и высокой вероятности перехода в высокоинвазивную и метастатическую форму данная разновидность рака обретает устойчивость к применяемой терапии.

Оливейра отметила, что на сегодня основным фактором резистентности к применяемой терапии является наличие разных субпопуляций клеток в рамках одного злокачественного новообразования. Исходя из этого, лучшим методом действия является комбинирование различных методик терапии для достижения желаемого результата.