Застосування системи геномного редагування CRISPR/Cas9 для швидкого моделювання канцерогенезу

Канцерогенез – багатостадійний процес. В загальних рисах його поділяють на ініціацію, промоцію та прогресію. Кожний з етапів характеризується набуттям специфічних мутацій в генах, що відіграють ключову роль в розвитку пухлин, головно – прото-онкогенах та генах-супресорах пухлинного росту. Дослідження індивідуального внеску кожного з таких генів у «спільній справі», результатом якої є злоякісне новоутворення, є вкрай проблемним. На сьогодні існують дуже ефективні методи секвенування геному, настільки чутливі, що дозволяють визначати якісну та кількісну структуру генів окремої клітини. Такі методи активно застосовуються для дослідження гетерогенності популяції пухлинних клітин і є інформативними для вивчення пізніх стадій канцерогенезу. Проте, вони дають лише підсумкову картинку і не дозволяють прослідкувати історію мутацій і роль кожної з них на ранніх етапах неопластичної трансформації.

В наші дні з’явилася безпрецедентна можливість слідкувати за онкогенними мутаціями в режимі реального часу за допомогою…

Читати далі

Advertisements

Агенти впливу пухлини: злоякісні екзосоми

Дедалі більшої уваги набуває відносно нещодавно описаний феномен  дистанційної взаємодії пухлини зі здоровими тканинами організму через секрецію екзосом. Деякі злоякісні клітини здатні до виділення у міжклітинний простір та тілесні рідини наноскопічні везикули – кулясті мішечкі, оточені плазматичною мембраною, які можуть містити різноманітні активні речовини, здатні впливати на фізіологічні процеси, що проходять всередині нормальних клітин. Вчені припускають, що таким чином трансформовані клітини можуть впливати на оточуючі тканини і програмувати їхню діяльність на підтримання пухлини. Зокрема у 2012 році вчені Університету Штату Огайо продемонстрували здатність пухлин пригнічувати імунну відповідь за допомогою екзосом, що містили мікроРНК. А нещодавнє дослідження вчених Техаського Університету виявило взагалі неймовірні речі: біогенез мікроРНК може автономно проходити у везикулах, а потрапляння їх вмісту в нормальні епітеліальні клітини може призводити до їхнього неопластичного переродження. Фактично, отримано ще один доказ того, що «рак» може передаватися від клітини до клітини.

Читати далі

«Молекулярний КітПес» викликає агресивний рак головного мозку

Масштабне дослідження агресивного раку головного мозку, гліобластоми, дозволило виявити новий тип химерного онкогену, утвореного внаслідок хромосомної транслокації. Така генетична аномалія призводить до злиття воєдино двох протеїнів PTPRZ1 та MET із протилежними функціями, нагадуючи героя, а точніше героїв, популярного колись мультфільму «КітПес». Вчені сподіваюся, що їхнє відкриття може стати підґрунтям для розробки цілеспрямованої терапії проти цієї недуги. Але окрім відкриття теоретичної можливості запровадження таргетної терапії гліобластоми, дослідження також вказує на значний недолік сучасного терапевтичного підходу, довгостроковим результатом якого є прогресія злоякісного захворювання.

Читати далі

Проблеми таргетної терапії та новітні підходи в лікуванні злоякісних новоутворень

Це слайдшоу вимагає JavaScript.

Онкологічні захворювання є третьою за частотою причиною смертності пацієнтів в Україні та світі після серцево-судинних захворювань та цукрового діабету. Безперечно, онкологія становить серйозну загрозу здоров’ю населення, і тому процеси злоякісної трансформації являють неабиякий інтерес для фундаментально-біологічних досліджень. Зокрема, за останні роки були отримані широкі відомості про особливості  генетики та метаболізму злоякісних новоутворень, розкрито каскади внутрішньоклітинних реакцій, що ведуть до канцерогенезу, встановлено функції багатьох сигнальних молекул, які безпосередньо реалізують ці каскади, активно досліджуються молекулярні механізми прогресії та метастазування пухлин. Результатом наукового поступу стала розробка великої кількості препаратів цілеспрямованої дії – так званої таргетної терапії раку. Але новітні підходи не змогли подолати онкологію повністю. У цій серії публікацій будуть наведені приклади того, як саме більш глибоке розуміння сигнальних каскадів канцерогенезу допомагає знаходити ефективніші способи лікування онкологічних захворювань. Також розглядається яким чином можливо обернути генетичні порушення в клітинах раку, які власне і є рушіями злоякісного перетворення, проти них самих.

Читати далі

Точкова мутація в каталітичній субодиниці фосфоінозитол-3-кінази веде до її рецептор-незалежної активації

Група дослідників Case Western Reserve вперше описала новий шлях активації онкогенного каскаду, керованого фосфоінозитол-3-кіназою (PI3K). Отримані ними дані свідчать на користь того, що каталітична субодиниця кінази p110α  набуває здатності вступати в протеїн-протеїнові взаємодії зі своїм функціональним партнером у разі виникнення точкової мутації – заміни залишку глутамату на лізин в 545-му положенні. За таких обставин p110α втрачає потребу у посередництві регуляторної субодиниці p85, попередньо активованій шляхом  фосфорилюванням з боку рецепторної тирозинкінази, і може напряму взаємодіяти із фактором IRS1 (insulin reseptor substrate 1) і залучати його для допомоги у здійсненні фосфорилювання фосфоінозитолу (як показано на рисунку) і подальшій активації проліферативного каскаду PIK3/Akt. Таким чином мутована каталітична субодиниця p110α починає діяти як внутрішньоклітинний незалежний від рецептору онкоген.

Ген PI3KCA, який кодує p110α, часто мутує на ранніх стадіях розвитку різноманітних пухлин, зокрема в раку молочної залози, прямої кишки та меланомі. Наразі відомі дві «гарячі точки мутації» в білку PI3KCA, одна з них знаходиться в альфа-спіралі в позиції 545, друга – в кіназному домені в позиції 1047. Вчені показали, що саме мутація в альфа-спіральному, а не кіназному, домені призводить до того, що каталітична субодиниця набуває здатності уникати інгібуючого впливу p85 та взаємодіяти із нефосфорильованим IRS1. Останній же стабілізує p110α (робить його недоступним для протеасоми) і, що найголовніше, спрямовує його до клітинної мембрани, де знаходяться залишки фосфоінозитолу. На моделі in vivo з використанням мишей із видаленим тимусом було продемонстровано абсолютна необхідність здаємодії p110α, який несе мутацію E545K, із IRS1 для експансії трансформованих клітин перещеплювальної пухлини.

Загалом, дані свідчать на користь того, що мутація E545K в альфа-спіралі каталітичної субодиниці фосфоінозиол-3-кінази веде до пришвидшення мітотичних циклів та посилення рухливості клітин, що відповідає прояву злоякісного метастазуючого фенотипу пухлини. В довершення дослідження вчені сконструювали пептид, що містив частину альфа-спірального домену із вищезгаданою сутацією, і ввели цей пептид в злоякісні клітини. Виявилося, що пептид конкурентно зв’язував IRS1 і не давав йому взаємодіяти із мутованою каталітичною субодиицею p110α, перериваючи таким чином онкогенний сигнал. На моделі in vivo це проявлялося як значне зменшення пухлинної маси ксенотрансплантату. Дослідники резюмують, що рентгеноструктурний аналіз комплексу мутантної форми p110α та IRS1 та подальший підбір низькомолекулярних сполук, що будуть здатні інгібувати утворення такого комплексу, є перспективним напрямом розробки таргетної терапії злоякісних новоутворень, які несуть мутацію E545K в альфа-спіральному домені каталітичної субодиниці фосфоінозитол-3-кінази.

Посилання

ScienceDaily

Вперше створено протеїн, який можна вмикати і вимикати відповідно до потреб дослідника

Вчені University of North Carolina at Chapel Hill School of Medicine сконструювали фермент, який можна вмикати і вимикати. Дослідники змогли ввести у структуру кінази саркоми Рауса (Src) новий  домен, що уможливлює алостеричну модифікацію активності ферменту: у разі зв’язування із рапаміцином (також див. Mammalian target of rapamycin – mTOR) домен змінює конформацію і робить кіназу активною, і, навпаки, за відсутності рапаміцину кіназна активність блокується. Така модельна система була розроблена для дослідження ролі Src-кінази в переміщенні злоякісної клітини – процесі, завдяки якому відбувається метастазування пухлин.

Читати далі

Супер-енхансери – ахіллесова п’ята злоякісної клітини

Не секрет, що системи сигнальних каскадів, які регулюють поведінку клітин, є напрочуд заплутаними і складними. Та розуміння того, як вони влаштовані, є конче необхідним, особливо, коли мова йде про перетворення нормальної клітини на ракову, оскільки цю інформацію можна використати для розробки підходів до терапії різних онкозахворювань. Після завершення секвенування геному людини на початку 2000-х відразу стартував інший проект під назвою ENCODE (Encyclopedia of DNA Elements project), покликаний дослідити значення тих послідовностей ДНК, які не кодують протеїни та РНК. У 2007 році були опубліковані результати цього дослідження, за якими виявилося, що в геномі людини міститься більше мільйона послідовностей, які відіграють роль перемикачів транскрипції – енхансерів, репресорів та інсуляторів. Попри більш, ніж достатню інформативність дослідження, воно також ставило перед вченими завдання, незбагненне за обсягом: описати роль кожного з цих елементів у нормальному розвитку та канцерогенезі.

Читати далі