Новости участников и партнёров сообщества

Активность пары генов определит назначение лекарства от рака

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 Biomedicines.


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.


Фото. Рабочий процесс в лаборатории. Предоставлено Борисом Сорокиным


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.


Фото. Антон Буздин, заведующий лабораторией трансляционной геномной биоинформатики МФТИ. Предоставлено Антоном Буздиным


«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: официальный сайт МФТИ