Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание прогностической тест-системы для оценки риска развития и персонализации подходов к терапии широкораспространенных онкологических заболеваний на основе изучения генетических и эпигенетических механизмов опухолевого роста

Докладчик: Хуснутдинова Эльза Камилевна

Должность: Зав. кафедрой генетики и фундаментальной медицины, ГОУ ВПО "Башкирский государственный университет", профессор, д.б.н.

Цель проекта:
Целью данного НИР является разработка экспериментального образца прогностической тест-системы для оценки риска развития заболевания, опухолевой прогрессии, вероятности возникновения рецидива и персонализации подходов к терапии рака яичников, рака желудка и предстательной железы, включающей комплекс мутаций и маркеров метилирования ДНК.

Основные планируемые результаты проекта:
Научная значимость проекта заключается в последовательном комплексном исследовании широкораспространенных онкологических заболеваний человека (рак яичников, рак предстательной железы, рак желудка), включающем гистологический анализ и отбор тканей у больных, выделение геномной ДНК, полногеномное определение кодирующей области ДНК (секвенирование экзома) и определение профиля метилирования по всему геному (определение метилирования CpG-областей). На основе полученных данных планируется разработка лабораторной методики оценки риска развития и тяжести течения онкологических заболеваний методом быстрой детекции обнаруженных генетических изменений и разработка макета прогностической тест-системы.
В рамках данного проекта планируется проведение молекулярно-генетических исследований на новом технологическом уровне, с использованием технологии NGS (Next Generation Sequensing), позволяющей значительно расширить возможности изучения генетических и эпигенетических механизмов опухолевого роста у пациентов со злокачественными заболеваниями. Анализ полногеномного секвенирования экзома позволит определить спектр и частоту изменений нуклеотидных последовательностей ДНК у пациентов с широкораспространенными онкологическими заболеваниями (раком предстательной железы, раком желудка) и выявить генетические маркеры, ассоциированные с развитием конкретных злокачественных новообразований, а также разработать методы быстрой детекции обнаруженных изменений для дальнейшего использования в медицинской практике с целью диагностики и прогнозирования тяжести течения заболевания. В результате высокопроизводительного анализа метилома будет исследован статус метилирования 485 тыс. CpG сайтов, осуществлена оценка параметров внутри- и межиндивидуальной вариабельности метилирования среди пациентов с раком яичников, предстательной железы и желудка, определены дифференциально метилированные регионы генома, установлен характер распределения патологически значимых участков метилирования в проекции на гены и внегенные CpG-обогащенные участки генома. Полученные результаты по метилированию будут сопоставлены с данными по полногеномному секвенированию экзома в исследованных образцах. Независимая оценка отобранных маркеров будет осуществляться с использованием данных по метилированию образцов с различными видами рака, предоставленных
международным консорциумом Cancer Genome Atlas.
В целом, данное исследование даст возможность более детально охарактеризовать генетическую предрасположенность к развитию рака желудка, рака предстательной железы и рака яичников, а также поможет в будущем разработать профилактические мероприятия и индивидуальные рекомендации по изменению тактики лечения, позволяющей минимизировать риск развития осложнений при лечении подобных заболеваний. Аналогичных работ с применением задействованных в проекте методологических решений и глубины исследований в России ранее не проводились, что делает актуальность полученных результатов проекта очень высокой.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Результаты данного проекта внесут вклад в познание популяционных структурных особенностей генома человека, механизмов этиологии и патогенеза исследованных онкологических заболеваний, послужат основой для разработки новых методов их профилактики и лечения; Результаты проекта могут быть внедрены в практику медико-генетического консультирования, а также в научно-образовательный процесс для обучения студентов медицинского и естественно-научного профиля.
2. Создание лабораторной методики оценки риска развития и тяжести течения онкологических заболеваний по данным полногеномного секвенирования экзома и метилома на основе метода быстрой детекции обнаруженных изменений позволит сократить не менее чем в 2 раза время получения результатов по сравнению с классическим подходом «ПЦР-электрофорез».
3. Коммерциализация полученных результатов возможна в виде создания диагностических тест-систем для оценки риска развития широкораспространенных онкологических заболеваний на основе детекции мутаций, которые могут быть востребованы на отечественном рынке. В качестве основных потребителей разрабатываемой тест-системы могут выступать клинико-диагностические лаборатории, лаборатории научно-исследовательских и образовательных учреждений, ПЦР-лаборатории медико-диагностических центров, молекулярно-генетические лаборатории онкологических диспансеров и перинатальных центров.

Текущие результаты проекта:
За отчетный период проведены работы по сбору данных для обзора и анализа современной научно-технической, нормативной, методической литературы по основным заболеваниям, заложенным в ПНИ - раку яичников (РЯ), раку предстательной железы (РПЖ) и раку желудка (РЖ). В проведенном обзоре показана актуальность изучения и разработки методов определения индивидуальной генетической предрасположенности к выбранным заболеваниям. Описаны основные этиологические особенности каждого из онкологических заболеваний, рассмотрены молекулярно-генетические механизмы развития опухолей, описаны ключевые гены-кандидаты, ответственные за наследственные формы. Показано, что, несмотря на значимые результаты, достигнутые к настоящему времени, в молекулярной этиологии РЯ, РЖ и РПЖ остается еще множество невыясненных аспектов, а попытки разработать эффективные стратегии раннего выявления и лечения больных являются эмпирическими. Особое внимание в обзоре уделено современным молекулярно-генетическим методам, в частности, методу секвенирования нового поколения (Next-Generation Sequencing Technology (NGS)), описано применение технологии NGS для секвенирования генома, ресеквенирования ДНК, а так же для секвенирования экзома и метилома. Рассмотрено использование секвенирования NGS с медицинской точки зрения. Особое внимание в обзоре уделено экзомному секвенированию как наиболее перспективному для диагностического применения и полногеномному определению статуса метилирования ДНК, ассоциированному с развитием опохулеобразования.
Проведенное патентное исследования показало, что в настоящее время существует небольшое число патентов и иных охранных документов, описывающие способы диагностики, прогнозирования течения и определения предрасположенности к развитию рака предстательной железы, яичников и желудка, и лишь единичные из них основаны на анализе ДНК и статуса ме-тилирования генов.
За отчетный квартал собрана коллекция образцов ДНК пациентов с установленным диагнозом «рак яичников» (n=40), «рак желудка» (n=44), «рак предстательной железы» (n=63). Забор материала производился на базе отделения гинекологии Клинического онкологического диспансера Министерства Здравоохранения Республики Башкортостан, (г.Уфа), стационарного отделения Республиканской клинической больницы им. Куватова и урологического отделения Клиники БГМУ (г.Уфа). Все больные дали письменное информированное согласие на участие в исследованиях.
Проведено полногеномное секвенирование экзома в каждой группе исследования (рак желудка; рак предстательной железы; рак яичников). Для анализа были выбраны по 10 больных, у которых были взяты парные образцы тканей (опухолевая и нормальная) и выделена ДНК.
Таким образом, за этап №1 подготовлена теоретическая основа в виде сбора литературных данных по тематике проекта, составлен план исследования, собрана репрезентативная выборка больных и выделены образцы ДНК, проведено полногеномное секвенирование экзома, что послужит основой для дальнейшего биоинформатического анализа, поиска генетических маркеров риска развития опухолеобразования и разработки прогностической тест-системы.
Использованный на этапе №1 методологический подход соответствует общемировой практике изучения многофакторной патологии человека, включая онкологические заболевания.