Регистрация / Вход
Прислать материал

Выявление перспективных молекулярных мишеней для терапии гепатоцеллюлярной карциномы на основе системно-биологического анализа транскриптомных данных, полученных методом NGS.

Докладчик: Кондрашов Алексей Симонович

Должность: профессор факультета биоинженерии и биоинформатики МГУ

Цель проекта:
Онкологические заболевания – проблема высокой социальной значимости, поскольку они занимают второе место среди причин смертности населения развитых стран. Одним из основных направлений повышения эффективности лечения злокачественных новообразований является разработка и внедрение в клиническую практику таргетных лекарственных препаратов, действие которых направлено на специфические для опухолей нарушения сигнальных каскадов. В настоящем проекте предлагается разработать и апробировать новый подход к идентификации молекулярных мишеней для терапии онкологических заболеваний на примере одной из наиболее агрессивных форм опухолей – гепатоцеллюлярной карциномы (ГК). ГК – самая часто встречающаяся опухоль печени и одна из наиболее распространенных форм рака в мире, характеризующаяся быстро прогрессирующим течением и неблагоприятным прогнозом. Целью проекта является разработка программного обеспечения для построения транскрипционных функциональных карт, отражающих изменения молекулярного профиля клеток при патогенезе гепатоцеллюлярной карциномы, а также выявление и валидация новых молекулярных мишеней для противоопухолевой терапии гепатоцеллюлярной карциномы на основе системно-биологического анализа транскриптомных данных, полученных методом NGS. Ожидаемые результаты проекта могут быть использованы для создания новых таргетных противораковых препаратов, а разработанные в ходе работ методы и программное обеспечение могут быть применены для выявления молекулярных мишеней для других форм злокачественных опухолей.

Основные планируемые результаты проекта:
В проекте будет разработан и опробован новый системный подход к поиску молекулярных мишеней для терапии ГК. Используя наиболее совершенный на сегодняшний день метод анализа экспрессии (RNA-Seq) нами будет проведен сбор и транскриптомное профилирование образцов ГК. Накопленные данные об особенностях генной экспрессии при ГК открывают путь к рациональному подходу к поиску мишеней, а именно идентификации регуляторов экспрессии, т.е. белков, контролирующих уровень транскрипции многих других генов (в частности, транскрипционных факторов). Активированный регулятор является потенциальной молекулярной мишенью для действия противоопухолевых препаратов, поскольку блокировка нежелательных изменений в экспрессии генов может вызвать по крайней мере частичную реверсию злокачественного фенотипа. В ходе выполнения проекта будут разработаны собственные методы поиска и визуализации активированных регуляторов, а также построения на этой основе полногеномных транскрипционных функциональных карт (результат, способный к правовой охране). Будет проведена экспериментальная валидация изменения экспрессии или активности наиболее значимых из выявленных мишеней в клинических образцах ГК.
Предлагаемый проект полностью соответствует современным тенденциям развития молекулярной онкологии, поскольку направлен на выявление новых мишеней для терапии рака печени, для которого практически отсутствует эффективная химиотерапия, использует передовые экспериментальные (технология RNA-Seq) и системно-биологические (выявление регуляторов экспрессии) подходы.
В проекте будет разработан и опробован новый системный подход к поиску молекулярных мишеней для терапии ГК. Используя наиболее совершенный на сегодняшний день метод анализа экспрессии (RNA-Seq) нами будет проведен сбор и транскриптомное профилирование образцов ГК. Накопленные данные об особенностях генной экспрессии при ГК открывают путь к рациональному подходу к поиску мишеней, а именно идентификации регуляторов экспрессии, т.е. белков, контролирующих уровень транскрипции многих других генов (в частности, транскрипционных факторов). Активированный регулятор является потенциальной молекулярной мишенью для действия противоопухолевых препаратов, поскольку блокировка нежелательных изменений в экспрессии генов может вызвать по крайней мере частичную реверсию злокачественного фенотипа. В ходе выполнения проекта будут разработаны собственные методы поиска и визуализации активированных регуляторов, а также построения на этой основе полногеномных транскрипционных функциональных карт (результат, способный к правовой охране). Будет проведена экспериментальная валидация изменения экспрессии или активности наиболее значимых из выявленных мишеней в клинических образцах ГК.
Предлагаемый проект полностью соответствует современным тенденциям развития молекулярной онкологии, поскольку направлен на выявление новых мишеней для терапии рака печени, для которого практически отсутствует эффективная химиотерапия, использует передовые экспериментальные (технология RNA-Seq) и системно-биологические (выявление регуляторов экспрессии) подходы.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Новые молекулярные мишени, выявленные в ходе выполнения проекта, могут быть использованы научными учреждениями и фармацевтическими компаниями для разработки новых препаратов для лечения онкологических заболеваний, а также расширения списка локализаций, для которых могут быть использованы таргетные препараты, ранее прошедшие клинические испытания для других форм опухолей. Результаты, полученные в ходе выполнения проекта, могут быть востребованы медицинскими учреждениями РФ как государственного подчинения, так и коммерческими медицинскими учреждениями и фармацевтическими компаниями, внедряющими инновационные подходы в области лечения онкологических заболеваний. Разработанные алгоритмы и программы по идентификации регуляторов генной экспрессии и выявлению задействованных молекулярных путей могут быть использованы медицинскими, образовательными и научными учреждениями медико-биологического профиля, в том числе и для работ в области персонифицированной медицины. Современная мировая тенденция к созданию NGS-лабораторий и биоинформатических подразделений в онкологических центрах позволяет уверенно предсказать растущую востребованность разрабатываемых подходов.

Текущие результаты проекта:
На отчетном этапе проведен анализ мировой научной литературы в области исследования основных механизмов и сигнальных путей, определяющих возникновение и развитие злокачественного фенотипа ГК. Установлено, что ключевыми эффекторами гепатоканцерогенеза являются сигнальные пути, регулируемые фактором роста эндотелия сосудов (VEGF), фактором роста тромбоцитов (PDGF), эпидермальным фактором роста (EGF), трансформирующим фактором роста β (TGFβ), инсулиноподобным фактором роста (IGF), фактором роста гепатоцитов (HGF), а также каскады митоген-активируемых протеинкиназ (МАРК), фосфоинозитид-3-киназы (PI3K)/AKT/ mTOR и сигнальные пути Wnt/β-катенин и Hippo. Проведен патентный поиск в области методов и алгоритмов, связанных с анализом транскриптомных данных для выявления новых молекулярных мишеней.
Выбрано и обосновано направление исследований, адаптированы методы сбора образцов, выделения РНК из тканей печени, получения библиотек кДНК с использованием молекулярных индексов. Отобрано 5 пар образцов нормальных и опухолевых тканей онкологических пациентов с ГК, выделены препараты тотальной РНК, приготовлены библиотеки кДНК из РНК для транскриптомного анализа , проведено пилотное секвенирование транскриптома методом NGS с использованием прибора Illumina HiSeq2000. Проведена оптимизация методов картирования последовательностей, полученных в результате секвенирования, нормализации результатов картирования и идентификации дифференциально экспрессирующихся генов.
Собрана информация и созданы базы данных имеющихся экспериментов по изучению транскриптома включающих публично доступные данные по транскриптому нормальной и опухолевой ткани печени при ГК (200 образцов) для последующей интеграции в разрабатываемое программное обеспечение. Создана коллекция тканеспецифичных сигнальных и метаболических каскадов (pathways), включая генные сети процессов онкогенеза ГК и метаболизма лекарственных средств.