Ученые Школы биомедицины Дальневосточного федерального университета вместе с иностранными коллегами нашли эффективный способ выявлять гены и молекулы, повреждение которых ведет к хромосомной нестабильности, характерной для опухолевых клеток. Методика также подходит для поиска новых противораковых соединений адресного действия.
Фото: Пресс-служба ДВФУ
Фото: Пресс-служба ДВФУ
Высокопроизводительная тест-система позволяет вычислить гены — источники белков, которые могут стать мишенями для противораковых препаратов. Анализ функциональной активности нескольких сотен генов или препаратов — кандидатов на роль будущих лекарств, увеличивающих хромосомную нестабильность, можно провести всего за 72 часа. Используя разработку, специалисты из ДВФУ определили несколько генов, в основном кодирующих разнообразные киназы, повреждение которых приводит в процессе деления клеток к дальнейшему неравномерному распределению генетического материала.
«В большинстве случаев при раковых заболеваниях остается неясным молекулярный механизм, который приводит к ошибкам в процессе деления здоровых клеток. За этим стоит повреждение конкретных генов и их регуляторных систем. Эффективные лекарства также должны действовать на конкретные гены или их продукты. Применяя нашу тест-систему, мы выключали различные гены из генома человека. В итоге удалось определить новый набор генов, выключение которых приводит к хромосомной нестабильности — аномальному свойству, наиболее характерному для опухолевых клеток. Если нам удастся узнать полный спектр таких генов, мы сможем по-новому взглянуть на механизм деления клеток и расхождения хромосом, а также наметить новые пути адресного терапевтического воздействия на раковые клетки»,— объяснил заместитель директора по развитию Школы биомедицины, старший научный сотрудник Национального научного центра морской биологии им. А. В. Жирмунского Дальневосточного отделения РАН Вадим Кумейко.
Ученый рассказал, что тест-систему можно использовать для поиска новых противоопухолевых препаратов, запредельно увеличивающих уровень хромосомной нестабильности в клетках рака и вызывающих их гибель. Самый известный такой препарат на сегодняшний день — таксол, внесенный Всемирной организацией здравоохранения в перечень наиболее важных лекарств.
Новая тест-система состоит из клеточной линии фибросаркомы HT1080, в которую включили искусственную хромосому человека с «вшитыми» генами зеленого флуоресцентного белка. Система устроена так, что флуоресцентный белок имеет ограниченный период жизни и, когда часть клеток теряет хромосомы под воздействием искусственной антисмысловой РНК или же потенциального противоопухолевого препарата, клетки вскоре перестают светиться. Так ученые могут понять, что произошел «нокдаун» генов, работа которых критична для расхождения хромосом и правильного распределения генетического материала.
«Со стороны ДВФУ важную роль в разработке системы сыграл молодой ученый — недавний аспирант Школы биомедицины Николай Гончаров. Работая над проектом, он получил поддержку Фонда Сергея Шпиза, выдержав конкурс среди сотен претендентов»,— отметил научный руководитель Николая Гончарова Вадим Кумейко. (Фонд Сергея Шпиза создан в память талантливого молодого ученого-биолога, руководителя научной группы в Институте молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН, выпускника кафедры вирусологии биологического факультета МГУ. Сергей погиб в горах 29 июля 2015 года на спуске с пика Одесса.)
Он подчеркнул, что проект с искусственными хромосомами активно развивается в ДВФУ последние пять лет и был бы невозможен без выдающихся русских ученых — Владимира Ларионова и Натальи Куприной, работающих в последние годы в одном из самых передовых научных институтов мира — Национальном институте рака (NCI/NIH, Бетезда, США).
В работе приняли участие специалисты из ДВФУ, Национального научного центра морской биологии им. А. В. Жирмунского, Национального института рака Национального института здравоохранения (США), Университета Эдинбурга (Великобритания), Института исследований ДНК Kazusa (Япония).
Работа проведена при грантовой поддержке Национального института рака Национального института здравоохранения (США), Министерства образования, культуры, спорта, науки и технологий Японии (16H04747, 18H04721), Института исследований ДНК Kazusa (Япония), Фонда Сергея Шпиза, Министерства высшего образования и науки (в рамках проекта государственного задания 6.7997.2017/8.9).
По материалам статьи «A Novel Assay to Screen siRNA Libraries Identifies Protein Kinases Required for Chromosome Transmission»; Mikhail Liskovykh, Nikolay V. Goncharov, Nikolai Petrov, Vasilisa Aksenova, Gianluca Pegoraro, Laurent L. Ozbun, William C. Reinhold, Sudhir Varma, Mary Dasso, Vadim Kumeiko, Hiroshi Masumoto, William C. Earnshaw, Vladimir Larionov и Natalay Kouprina; журнал Genome Research, январь 2020 г.