Успехи молекулярной онкологии

Клональный гемопоэз неопределенного потенциала (КГНП) связан со старением организма и является фактором риска развития многих заболеваний, включая злокачественные новообразования (ЗНО). Он возникает в результате соматических мутаций в гемопоэтических стволовых и/или прогениторных клетках, способствует развитию гематологических ЗНО и обусловливает неблагоприятный прогноз при солидных злокачественных опухолях. Результаты недавних широкомасштабных полногеномных исследований подтвердили участие КГНП в патогенезе онкологических заболеваний. Мутации, связанные с данной патологией, выявлены в стволовых и/или прогениторных клетках у пациентов как с гематологическими, так и с солитарными ЗНО, что указывает на потенциальную роль КГНП в возникновении злокачественных опухолей.
Цитотоксическая химиолучевая терапия тесно связана с развитием КГНП и способствует появлению агрессивных и резистентных к лечению гематологических ЗНО. У больных с солитарными ЗНО в опухоли также обнаружены мутации в гене TET2 с высокой частотой вариационных аллелей. Это явление получило название «инфильтрирующий опухоль клональный гемопоэз». Дальнейшие исследования больших популяций больных с солитарными ЗНО позволят оценить роль инфильтрирующего опухоль клонального гемопоэза в онкогенезе. Способность ассоциированных с возрастом соматических клональных экспансий в одной ткани, такой как гемопоэтический компартмент, регулировать онкогенез в другой ткани представляет собой новую перспективу для более глубокого понимания биологии рака и требует изучения.
В обзоре проанализирована связь между КГНП, старением организма и онкологическими заболеваниями, уделяется особое внимание солитарным ЗНО. Намечены пути лучшего понимания роли КГНП в онкогенезе и возможностей использования его клинического потенциала для лечения рака.

Введение. Белки урокиназной системы, включающие сериновую протеазу – урокиназу (uPA), ее рецептор (uPAR) и ингибиторы PAI-1 и PAI-2, играют ключевую роль в биологии опухолей, влияя на клеточную пролиферацию и рост опухоли, инвазию, метастазирование и ангиогенез. Несмотря на доказанную роль этих белков в канцерогенезе многих типов опухолей, до сих пор недостаточно изучены механизмы, лежащие в основе их действия, в том числе влияние на миграцию клеток, эпителиально-мезенхимальный переход и стволовость.
Цель исследования – оценить влияние гиперэкспрессии гена рецептора урокиназы PLAUR на экспрессию генов адгезии и стволовости и миграцию клеток глиомы и нейробластомы человека.
Материалы и методы. В исследовании использованы 2 клеточные линии глиомы человека (U87 и U251) и клеточная линия нейробластомы человека SH-SY5Y. Для гиперэкспрессии гена PLAUR создана плазмида и проведена трансфекция опухолевых клеток. Для оценки относительной экспрессии генов использовали полимеразную цепную реакцию в реальном времени. Для оценки миграции клеток применяли тест на заживления раны (Wound Healing Assay) и анализ изображений в программе ImageJ с использованием плагина MRI Wound Healing Tool. Статистический анализ результатов выполняли с помощью программного обеспечения GraphPad Prizm v.10.
Результаты. Высокая экспрессия гена рецептора урокиназы PLAUR сопряжена с существенным повышением миграции клеток и сложными фенотипическими изменениями в клетках глиомы U251 c индукцией экспрессии генов CD56, CDH1, CDH2, ZEB2, SOX2; в клетках глиомы U87 c индукцией экспрессии генов PLAU, CD56, CDH1, ZEB1, ZEB2, SNAI1, SNAI2, SOX2, NANOG и подавлением экспрессии генов CDH2; в клетках нейробластомы SH-SY5Y с индукцией экспрессии генов CD56, CDH1, ZEB1, ZEB2, SNAI2, SOX2 и подавлением экспрессии гена урокиназы PLAU по сравнению с трансфицированными контрольной плазмидой pGFP клетками.
Заключение. Полученные результаты подчеркивают сложность регуляции процессов канцерогенеза с участием гена PLAUR и углубляют наше понимание биологии опухолей. Высокая экспрессия гена PLAUR в клетках опухоли усиливает их миграцию за счет индукции экспрессии генов SNAI1/2 и ZEB1/2 – ключевых транскрипционных факторов, инициирующих эпителиально-мезенхимальный переход.

Введение. Рак желудка остается серьезной проблемой здравоохранения. Гены раково-тестикулярных антигенов (РТ-гены) при данной патологии могут быть перспективными мишенями для иммунотерапии из-за их ограниченной экспрессии в нормальных тканях. Большую роль в регуляции экспрессии РТ-генов при раке желудка играют сети эндогенных конкурентно взаимодействующих РНК (ceRNAs). Эти сети сложны и требуют комплексного биоинформатического и экспериментального анализов.
Цель исследования – биоинформатический анализ с последующей валидацией экспрессии РТ-генов и ее регуляции в злокачественных опухолях желудка.
Материалы и методы. Данные для биоинформатического этапа исследования взяты из базы Gene Expression Omnibus (GEO). Идентификацию дифференциально экспрессирующихся генов осуществляли с помощью GEO2R, микроРНК, таргетирующих гены-мишени, – с использованием метода машинного обучения Random forest. Также проводили анализ взаимодействия микроРНК и длинных некодирующих РНК (lncRNAs). Клиническим материалом для экспериментального этапа исследования послужили опухолевые и условно нормальные ткани 100 пациентов с гистологически подтвержденным диагнозом «рак желудка». Величины относительной экспрессии 6 РТ-генов (MAGEA10, MAGEA2, MAGEA12, MAGEA3, MAGEA6, MAGEH1), а также таргетирующих их микроРНК и lncRNAs определяли методом полимеразной цепной реакции в реальном времени.
Результаты. С использованием GEO2R обнаружены 18 617 дифференциально экспрессирующихся локусов, включая кодирующие белки гены, микроРНК и lncRNAs. Выявлено изменение экспрессии 6 РТ-генов: MAGEA10, MAGEA2, MAGEA12, MAGEA3, MAGEA6 и MAGEH1, взаимодействующих с 40 микроРНК, которые, в свою очередь, взаимодействуют с 17 lncRNAs. В опухолевой ткани пациентов обнаружены повышение экспрессии генов MAGEA10, MAGEA3 и MAGEA6 (p <0,0001), снижение экспрессии miR-1207-5p, -6858-5p, -3127-3p, -3940-3p, -6807-3p, -3085-3p, -3934-5p, -4488, -4530, -6777-3p и -99a-3p (p <0,0001), увеличение экспрессии miR-7113-3p, miR-874-3p, а также повышение экспрессии LINC01089, AC145285.6, GAS5, AC005034.3, AL691447.2 (p <0,001) и снижение экспрессии SNHG14, AC002101.1, SLC9A3-AS1 и AL118506.1 (p <0,001). На основании полученных данных построена модель регуляторной сети для РТ-генов при раке желудка.
Заключение. Продемонстрированы нарушения в сети конкурентно-взаимодействующих РНК РТ-генов при аденокарциноме желудка. Полученные данные имеют большое значение для понимания фундаментальных механизмов регуляции РТ-генов, а также для совершенствования подходов к иммунотерапии (новые мишени и регуляторные молекулы) и диагностики (новые молекулярные маркеры) этого заболевания.

Введение. Злокачественные новообразования остаются одной из основных причин смертности в мире. В развитии данной патологии большую роль играет воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды, в том числе пестицидов. Несмотря на широкий спектр используемых в сельском хозяйстве пестицидов, их молекулярные эффекты и канцерогенный потенциал изучены лишь в отношении небольшого числа моделей, включая нормальные клетки человека.
Цель исследования – изучить молекулярные эффекты пестицидов карбарила, хлорпирифоса, манкоцеба, тирама и пендиметалина в условно-нормальных клетках HaCaT и MCF10A.
Материалы и методы. Нетоксичные концентрации пестицидов определяли с помощью МТТ-теста. Генотоксичность анализировали методом ДНК-комет. Пролиферативный потенциал оценивали с помощью клоногенного анализа, изменение экспрессии генов, ассоциированных с канцерогенезом, – с использованием полимеразной цепной реакции в реальном времени.
Результаты. Карбарил вызывал повреждение ДНК в клетках MCF10A, способствовал пролиферации клеток обеих линий в клоногенном тесте, а также приводил к активации генов биотрансформации (AHR, GSTA4) в клетках MCF10A, репрессии (CYP1B1, GSTA4) в клетках HaCaT и снижению экспрессии генов воспаления (IL1a, IL1b, PTGES, IFNGR1). Хлорпирифос не показал генотоксического эффекта и не влиял на клоногенность, но вызывал индукцию генов биотрансформации (CYP1A1, CYP1B1), воспаления (IL1b, PTGES) и генов BCL2 и DNMTs. Манкоцеб и тирам не проявляли генотоксичности в клетках HaCaT и MCF10A, но активировали отдельные гены репарации (ATR/ATM). Тирам стимулировал пролиферацию клеток HaCaT в клоногенном тесте, а манкоцеб активировал экспрессию генов – регуляторов пролиферации (CCND2, CCNE1, Ki-67), но не влиял на рост колоний; оба фунгицида снижали экспрессию генов воспаления (COX2, IL1a, IL1b). Пендиметалин вызывал повреждение ДНК и активацию экспрессии генов репарации (ATR, GADD45a, PCNA) в клетках обеих линий, а также снижал экспрессию GLUT3 в клетках HaCaT и индуцировал экспрессию генов CYP1A1 в клетках HaCaT и CYP1B1 – в клетках MCF10A.
Заключение. В ходе комплексной оценки влияния пестицидов на нормальные человеческие клетки выявлено, что пендиметалин, хлорпирифос и карбарил оказывают наибольшее проканцерогенное действие.