РАЗРАБОТКА НОВЫХ ГЕНЕТИЧЕССКИХ ПОДХОДОВ ДЛЯ РАННЕЙ ДИАГНОСТИКИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

В данной статье приведен обзор исследования на тему новых методов в области онкологии, которые можно бы было применять для ранней диагностики рака [1].

Согласно данным Всемирной организации здравоохранения онкология занимает второе место в мире среди причин смертности после заболеваний сердечно – сосудистой системы. ВОЗ использует термин «рак» для обозначения большой группы заболеваний, которые помогут поражать любую часть тела. Также используются такие термины как «злокачественные опухоли» и «новообразования». Главной особенностью рака является быстрое образование аномальных клеток, которые растут за их обычными границами, могут вторгаться в соседние ткани и распространяться на другие органы, что и является основной причиной смерти при онкологии.

Подавляющее большинство раковых заболеваний обусловлено факторами риска (курение, радиация, действие химических веществ и т.п.). Эти факторы действуют путем изменения клеточных генов (мутаций). Гены находятся в ДНК внутри каждой клетки. Они контролируют их функцию, рост, в том числе частоту деления и продолжительность жизни. По оценкам исследователей в каждой клетке содержится около 35000 различных генов, которые управляют клеткой путем синтеза специфических белков, несущих уникальный «код» (процессы транскрипции и трансляции). Все виды рака начинают развиваться, когда один или несколько генов мутируют или имеют ошибку в коде. Это обуславливает создание аномального белка, который несет иную информацию, нежели нормальный белок, чем может заставить клетки бесконтрольно размножаться и превращаться в опухоль. До тех пор, пока такие клетки остаются на своем первоначальном месте, они считаются доброкачественными; если они становятся инвазивными (поражают соседние ткани и органы), их расценивают как злокачественные. Раковые клетки злокачественных образований могут метастазировать в отдаленные участки тела, где будут формировать новые опухоли.

Мутированные гены, которые становятся причиной рака, можно разделить на 3 группы:

• протоонкогены – кодируют белки, стимулирующие клеточную пролиферацию или ингибирующие гибель клетки;
• опухолевые супрессоры (ген-супрессор опухолей, антионкоген) – отвечают за синтез белков, которые предотвращают деление клеток или вызывают их гибель;
• гены репарации ДНК, которые предотвращают появление мутаций.

У процесса опухолевого роста есть три стадии: инициация, промоция и прогрессия. Поскольку между инициацией и первыми проявлениями симптомов заболевания часто существует период в несколько лет, наиболее эффективными методами профилактики рака является контроль риска, а также диагностика на ранних стадиях [2].

Инициация предполагает внесение изменений в генетический код (ДНК) клетки, т.е. является просто мутацией. Обычно самой по себе инициации недостаточно, чтобы вызвать онкологическое заболевание – репаративные системы организма могут заменить поврежденные участки ДНК, что позволяет клетке восстанавливаться в ее обычной жизнедеятельности. Но если в этот момент клетка активно делится, это может перерасти в рак.

На такие измененные клетки могут воздействовать опухолевые промоторы. Промоторы опухолевого роста – это вещества, которое ускоряют темп клеточного деления, следовательно, создают еще больше мутаций. Такими веществами могут являться гормоны (например, эстрогены) или токсичные вещества (табачный дым, яды, химикаты и т.д.). Большинство химических веществ действуют на клетку, вызывая стадию инициации в процессе онкогенеза, однако, они также могут выступать и промоторами.

Последняя стадия – прогрессия, когда клетки начинают бесконтрольно расти и делиться, что и является основой для всех раковых заболеваний. Формируется опухоль – масса аномальных клеток, которые продолжают расти, и могут распространяться как на близлежащие ткани, так и на отдаленные участки тела. На данный момент этот процесс до конца не изучен.

Процесс опухолевого роста является результатом взаимодействия между генетическими факторами индивидуума и 3 группами внешних агентов:

• физические канцерогены (УФ и ионизирующее излучение);
• химические канцерогены (табачный дым, яды, токсины и т.п.);
• биологические канцерогены (некоторые вирусы).

Для раннего выявления раковых заболеваний сейчас разрабатываются инструменты, которые бы позволили использовать статистически – экспериментальные модели. Такой подход имеет прогностическое значение. Ученые исследуют резистентных (толерантных) и восприимчивых к онкологическим процессам индивидуумов путем анализа молекулярных характеристик (генетического состава) лиц, проживающих в зонах высокого и низкого риска, чтобы определить молекулярно – генетические маркеры, которые можно бы было использовать в диагностике.

Исследования показали, что существует два генетических механизма устойчивости/восприимчивости к болезням:

• Моногенная устойчивость/восприимчивость, которая основана на единичных генах (имеет качественный характер или «Менделевская болезнь»);
• Полигенная устойчивость/восприимчивость зависит от нескольких генов (мультилокусные гены), а также может модифицироваться факторами окружающей среды и их взаимодействием.

Доклады показывают, что природа устойчивости к раку в своем большинстве не исследована. Различия в ДНК индивидуумов уникальны и неповторимы, что затрудняет научный поиск. В данной статье описана гипотеза, которая предполагает, что рак возникает как результат уже имеющегося чувствительного мутированного гена (генов) в клетках органов в сочетании с действием факторов риска [3].

Современные генетические методы анализа позволяют быстро проводить скрининг индивидуумов для структурного анализа вариаций в различных генах. Задокументировано, что большинство локусов полиморфны (содержат в среднем не менее 5 аллелей на 1 локус), что создает тысячи вариантов генотипов следующих поколений. Проведя массовый скрининг, можно будет выявить гены, которые значимы в экспрессии генетической восприимчивости к канцерогенным факторам окружающей среды. Носители таких генов смогут получать химиопрофилактику, проходить более обширное диспансерное наблюдение, что позволить снижать последующие онкологические риски.

Экспериментальная модель исследования будет основана на рандомизированных данных – кровь и/или образцы тканей будут взяты минимум у 1000 человек разных возрастных и гендерных категорий, которых разделят на следующие группы:

• Здоровые люди, живущие в условиях низкого риска воздействия факторов окружающей среды (как отрицательный контроль, группа 1);
• Здоровые люди, живущие в условиях повышенного риска воздействия факторов окружающей среды (как отрицательный контроль, группа 2);
• Онкологические больные, живущие в условиях низкого риска воздействия факторов внешней среды (как положительный контроль, группа 3);
• Онкологические больные, живущие в условиях высокого риска воздействия факторов внешней среды (как положительный контроль, группа 4).

Различие молекулярных маркеров в ДНК внутри и между контрольными группами позволят выявить генетические маркеры, которые можно будет использовать для ранней диагностики рака. Молекулярно – генетические маркеры, например, микросателлитный маркер (простые повторяющиеся последовательности – simple sequence repeat (SSR)), могут быть использованы для оценки генетических отличий онкологических больных пациентов по сравнению со здоровыми индивидуумами.

Качество и количество ДНК будет проверено с помощью спектрофотометра. Затем с помощью ПЦР будет проведена амплификация с использованием различных праймеров. Данные, полученные в результате обнаружения полиморфных фрагментов, будут анализироваться по диапазону размеров фрагментов, среднему общему проценту полиморфных локусов и уникальных бэндов (групп гомологичных хромосом), среднему числу аллелей на локус и последовательности аллелей.

Список литературы:

1. Al-Rawi R (2016) New Genetic Approach in Early Detection of Cancer. J Mol Biomark Diagn.
2. Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, et al. (2014) Molecular Biology of the Cell (6thedn), Garland Science, New York, USA.
3. McIver LJ, Fonville NC, Karunasena E, Garner HR (2014) Microsatellite genotyping reveals a signature in breast cancer exomes. Breast Cancer Res Treat 145: 791-798.