Молекулярная диагностика вступает в борьбу

Биоинформатики МФТИ совместно с коллегами разработали способ определения молекулы ганглиозида GD2, которая активно производится в раковых клетках и служит терапевтической мишенью. Результат исследования повысит эффективность терапии рака GD2-специфичными антителами. Статья опубликована в швейцарском журнале Biomedecines.

Ганглиозид GD2 — сложная небелковая молекула, которая в большом количестве присутствует на поверхности многих раковых клеток. Так как здоровые клетки производят его в очень ограниченных количествах, то GD2 хорошо подходит для направленной иммунотерапии. Применение моноклональных антител, специфично связывающихся с этим веществом, вошло в клиническую практику для лечения некоторых видов рака.

Содержание GD2 на поверхности клеток определяет эффективность такой иммунотерапии, поэтому важно научиться надежно определять эту молекулу в опухолевых тканях. Классический метод иммуногистохимии часто приводит к неверным результатам из-за сложности измерений непосредственно в фиксированных тканях, которые получаются при биопсии. Анализ данных РНК-секвенирования оказывается удобнее и точнее, поэтому биоинформатики взялись за поиск связи между содержанием ганглиозида GD2 и работой маркерных генов.

Так как GD2 производится в результате ряда последовательных биохимических реакций, его содержание зависит от баланса участвующих в процессах ферментов. На активность последних влияет уровень экспрессии кодирующих их генов. Поэтому на основании уровней экспрессии можно классифицировать биологический образец по содержанию GD2, то есть определить его GD2-фенотип.

Чтобы понять, какие гены сильнее связаны с GD2-фенотипом, ученые сравнили уровни экспрессии генов, вовлеченных в биохимический путь синтеза ганглиозидов. В анализ также добавили пару из двух «ближайших» ферментов — катализаторов синтеза самого GD2 и его непосредственного предшественника.

Ученые выяснили, что именно по экспрессии этих двух генов (ST8SIA1 и B4GALNT1) можно наиболее точно предсказать GD2-фенотип клетки. Эта пара оказалась лучшим биомаркером, чем любая другая или гены по отдельности. Таким образом, посчитав количественный уровень экспрессии двух генов в клетках больного, можно сделать вывод о применимости GD2-направленной терапии. Результат исследования может применяться для многих типов рака и позволит повысить эффективность терапии GD2-специфичными антителами.

«Стоимость курса лечения GD2-специфичными антителами может составлять сотни тысяч долларов, а помогает оно при нейробластоме где-то в четверти случаев, причем часто имеет очень сильные побочные эффекты. Получается, что для большинства пациентов такая терапия оказывается бесполезна, даже вредна, не говоря о затратах. Чтобы избежать этого, надо внедрять новые молекулярно-диагностические подходы. В этом и заключается задача нашей лаборатории», — комментирует Антон Буздин, руководитель исследования и заведующий лабораторией трансляционной геномной биоинформатики МФТИ.

«Исследования группы имеют огромное значение, так как решают одну из ключевых задач, на которые направлен национальный проект “Наука”: повышение эффективности высокотехнологичной дорогостоящей медицинской помощи», — добавил Денис Кузьмин, директор Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ.

Помимо сотрудников лаборатории трансляционной геномной биоинформатики МФТИ, в исследовании принимали участие их коллеги из Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН, первого Московского государственного медицинского университета им. И. М. Сеченова, Института биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича, Национального медицинского исследовательского центра детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачёва, Инновационного центра «Сколково», а также компаний «Omicsway», «Real Target» и «Oncobox».

Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (гранты № 18-29-01029 и 19-04-00758).

Источник: m.vk.com

Комментарии: