Рак считается одной из ведущих причин смерти в мире. По данным ВОЗ, в 2021 году у около 20 миллионов человек будет диагностирован рак, а 10 миллионов умрут от его последствий. По мнению ученых, в ближайшие десятилетия эти цифры будут увеличиваться.
4 февраля – Всемирный день борьбы против рака. Рассказываем, какие исследования в области онкологии проводят организации, подведомственные Министерству образования и науки РФ, и как они могут помочь справиться с одной из главных проблем современности.
Транскриптомные данные в работе ученых МФТИ
Источник: пресс-служба МФТИ
Возникновение и патогенез большинства заболеваний, в том числе онкологических, связаны с генетикой. На протяжении десятилетий ученые искали закономерности, влияющие на развитие того или иного процесса.
В лаборатории биоинформатики трансляционной геномики Московского физико-технического института (МФТИ) под руководством доктора биологических наук Антона Буздина создается технология прямого сравнения миллионов транскриптомов, полученных самыми разными методами. Это, например, позволит выявить общие черты между разными патологиями и предложить новые способы их лечения.
Лаборатория также занимается анализом молекулярных путей и использованием машинного обучения для создания биомаркеров нового поколения. Ученые ищут молекулярные пути, активность которых связана с прогнозированием реакции раковой опухоли на лечение. Транскриптомные данные можно использовать для количественной оценки того, активированы или подавлены выбранные молекулярные пути, а также для прогнозирования ответов на используемые противораковые препараты. Поэтому можно составить рейтинг для оценки его эффективности, который может быть использован врачом при назначении терапии.
Ученые используют транскриптомные данные для разработки персонализированного подхода к лечению онкологических больных. Слабое сходство между разными опухолями и их индивидуальные особенности могут перестать быть бичом онкологии, став источником индивидуально подобранных терапевтических комбинаций. Сравнение индивидуальных профилей экспрессии РНК позволяет прогнозировать статус ответа пациента и назначать эффективное лечение.
До сих пор результаты обработки транскриптома используются в клинике только для тяжелых и неопределенных случаев, когда стандартное лечение не дает желаемого результата. Клиническое исследование РНК-маркеров нового поколения, проводимое с участием коллектива МФТИ, выявило статистически значимое преимущество данного подхода перед традиционными методами назначения терапии больных с тяжелыми формами рака.
Ученые СФУ предлагают алгоритм, выявляющий сложные соматические мутации
Источник: пресс-служба СФУ
Ученые Научно-практической лаборатории методов исследования молекулярной генетики и медико-биологического факультета Сибирского федерального университета (СФУ) предложили собственный алгоритм обнаружения и идентификации сложных соматических мутаций, ассоциированных с одним из видов рака крови. : хроническое миелопролиферативное новообразование (ХМН). Метод удобен для использования в тех случаях, когда необходимо выявить большое разнообразие соматических мутаций, которые могут быть локализованы на небольшом фрагменте ДНК (100-300 нуклеотидов), и любая из этих мутаций имеет клиническое значение. В частности, этот алгоритм используется в лаборатории для пациентов с хроническим раком крови для анализа мутаций в таких генах, как JAK2 д НАГРЕВАТЬ. Основными преимуществами нового алгоритма являются экономичность, скорость анализа и возможность обнаружения мутаций даже при низком уровне аллельной нагрузки (3-5% мутантных аллелей в образце ДНК).
Соматические мутации в опухолевых клетках могут служить диагностическими и прогностическими маркерами, а также определять чувствительность к противоопухолевым препаратам. Спектр мутаций при этом очень широк: это могут быть точечные мутации, различные делеции и вставки небольших участков ДНК, а также их комбинации. Все это требует применения такого метода генетического анализа, как секвенирование (определение последовательности нуклеотидов в ДНК). Однако это очень дорогой метод.
Генетический анализ соматических мутаций или тех, которые не передаются по наследству, но появляются с возрастом и обычно связаны с онкологическими заболеваниями, ученые СФУ предложили проводить в два этапа: скрининг и секвенирование.
Предложенный алгоритм уже неоднократно апробирован в Лаборатории молекулярно-генетических методов исследования Сибирского федерального университета. Результаты, полученные с его помощью, используются гематологами для дифференциальной диагностики больных с диагнозом хроническая почечная недостаточность.
Ультразвуковое удаление новообразований
Диатерный аппарат. Источник: пресс-служба СПбПУ
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого (СПбПУ) активно участвует в дирекции наук о жизни, которая изучает возможности использования современной исследовательской базы для улучшения здоровья людей.
Совместно со специалистами Лаборатории ультразвуковых технологий Центра перспективных исследований СПбПУ, Новосибирского приборостроительного завода холдинга «Швабе» и Госкорпорации Ростех ученые разработали первый российский медицинский комплекс для удаления новообразований с помощью ультразвука «Диатер». Технология предназначена для неинвазивного лечения (без проникновения в организм) опухолей путем отторжения части ткани с помощью высокоинтенсивного сфокусированного ультразвука. В отличие от хирургического удаления образований процедура HIFU (высокоинтенсивный фокусированный ультразвук) намного безопаснее, так как не вызывает появления новых раковых клеток. Кроме того, она безболезненна и не требует общей анестезии.
Доклинические исследования аппарата проводились совместно с Национальным медицинским исследовательским центром онкологии им. Н. Н. Петрова и Первым Санкт-Петербургским государственным медицинским университетом им. И. П. Павлова. Испытания показали эффективность устройства в уменьшении опухолевой ткани и увеличении выживаемости. Также было обнаружено, что этот метод имеет меньше нежелательных последствий, чем химиотерапия или хирургическое вмешательство.
Как предотвратить метастазирование
Источник: пресс-служба Томского национального исследовательского центра РАН
Ученые Томского национального исследовательского медицинского центра Российской академии наук проводят соответствующие исследования по предотвращению метастазирования у онкологических больных. Коллектив под руководством заслуженного деятеля науки РФ, профессора Владимира Перельмутера и члена-корреспондента РАН, профессора Надежды Чердынцевой исследует неблагоприятные иммуновоспалительные реакции в микроокружении злокачественной опухоли и их роль в приобретении способности опухолевых клеток к метастазированию.
«Мы пытаемся выяснить, как именно стимулируется гематогенное метастазирование при предоперационной химиотерапии и какую роль в этом играет микроокружение опухоли», — говорит профессор Владимир Перельмутер.
Ученые обсудили один из важных аспектов проблемы и представили свой взгляд на механизмы метастазирования в отзыв гостя в научном журнале «Целевая терапия рака молочной железы». А потом в одном из самых рейтинговых научных журналов по биомедицине появился Nature статья ведущих онкологов мира, где они ссылаются на обзор томских исследователей и считают, что химиотерапия и лучевая терапия могут, изменяя микроокружение, повышать риск метастазирования у некоторых больных.
Признание вероятности этого нежелательного эффекта химиотерапии прокладывает путь к разработке и внедрению в клиническую практику технологий, сопровождающих химиотерапию с целью предотвращения метастатического заболевания. Исследования ученых поддерживаются крупными грантами Российского научного фонда.
«Пациенты, получающие предоперационную терапию, должны быть защищены от таких побочных эффектов лечения, как диссеминация процесса, то есть образование вторичных опухолевых очагов в жизненно важных органах», — говорит профессор Надежда Чердынцева.
Эпигенетика против рака желудка
В Медико-генетическом научном центре имени академика Н.П. Бочкова (МГНЦ), ведущем медико-генетическом учреждении страны, имеется лаборатория, занимающаяся эпигенетикой. Эпигенетика — молодая наука, изучающая факторы, влияющие на активность генов без изменения их структуры.
Одним из них является метилирование, то есть присоединение метильных групп к определенному участку гена. Действие этих метильных групп можно сравнить с выключателем: при связывании они «выключают» ген, из него не синтезируется белок, такой ген называется метилированным. При онкологических заболеваниях процесс метилирования и обратного деметилирования несбалансирован. Этот дисбаланс является предпосылкой для развития злокачественных опухолей. Лаборатория эпигенетики Московского государственного научного центра уделяет большое внимание изучению этих процессов.
Последнее исследование ученых посвящено генам эпигенетической регуляции при раке желудка. Специалисты лаборатории эпигенетики Московского государственного научного центра изучили 135 образцов опухолей желудка, изучили мутации в 25 генах эпигенетических модификаторов — белков, устраняющих или устанавливающих метилирование ДНК. Оказалось, что при наличии соматической мутации хотя бы в одном из этих генов при опухоли желудка выживаемость пациентов статистически значимо снижается.
На основе полученных данных был составлен классификатор мутаций, который может предоставить дополнительную информацию онкологам. Именно полная информация об опухоли позволяет выбрать наиболее правильную тактику лечения: пациенту, у которого прогноз хуже, требуется более интенсивная терапия.
Кроме того, специалисты лаборатории эпигенетики Московского государственного научного центра обнаружили мутации в генах КМТ2Д, КМТ2С с раком желудка. Эти гены активно участвуют в репарации (восстановлении) ДНК. Мутации в них означают, что ДНК плохо восстанавливается при повреждении.
Исследования лаборатории эпигенетики Московского государственного научного центра имеют большое значение для будущего онкологии. Их данные помогают создавать новые прогностические модели, которые онкологи могут использовать для выбора наиболее эффективных подходов к лечению каждого отдельного пациента. Они также помогают идентифицировать новые мишени при различных типах злокачественных опухолей. Эти мишени могут стать основой для инновационных противоопухолевых препаратов.
