Введение к работе
Актуальность темы
Изучение молекулярных механизмов опухолевой прогрессии, приводящих к возникновению у клеток метастатического фенотипа - одна из важнейших задач молекулярной онкологии. Метастазирование, как основной этап прогрессии онкологических заболеваний, включает в себя целый ряд сложных процессов, детальные механизмы которых начали проясняться только сейчас.
В последние 10 лет все больше внимания уделяется изучению роли белков семейства ингибиторов апоптоза, и, в частности, сурвивину в процессах опухолевой трансформации и прогрессии. Отличительной особенностью данного белка является характер его экспрессии. Сурвивин экспрессируется, преимущественно, во время эмбриогенеза и практически отсутствует во всех дифференцированных клетках взрослого организма. В опухолевых клетках различных типов экспрессия сурвивина обычно возобновляется. В связи с этим были предприняты многие попытки использования этого белка в качестве диагностического онкомаркера, а также в качестве маркера течения болезни и мишени противоопухолевой терапии. Совсем недавно появились сведения о возможном участии сурвивина непосредственно в метастазировании, что делает вопрос его изучения еще более актуальным.
Ген сурвивина (BIRC5) подвергается альтернативному сплайсингу с образованием нескольких белковых изоформ, каждая из которых может выполнять различные и, в то же время, пересекающиеся функции. Предполагается, что изоформы сурвивина имеют различную внутриклеточную локализацию и вносят разный вклад в течение заболевания, а значит, имеют разное прогностическое значение. Многие известные онкогены могут активировать экспрессию сурвивина и влиять на уровень содержания данного белка в клетке. Сурвивин может фосфорилироваться киназами Cdk1, Aurora B и PKA, и эти посттрансляционные модификации обеспечивают белковую стабильность сурвивина и контролируют его транспорт между клеточными компартментами. Кроме того, некоторые химические вещества, например никотин, связанный с развитием одного из самых неблагоприятно текущих и сложно поддающихся лечению онкологических заболеваний – рака легкого (РЛ), также могут активировать экспрессию и продукцию сурвивина.
Данная работа посвящена изучению путей внутриклеточной передачи сигналов, ассоциированных с сурвивином, на моделях клеточных линий РЛ и сравнению экспрессии данного гена и его изоформ в имеющейся коллекции образцов опухолевой и нормальной ткани легкого в поисках новых потенциальных сурвивин-зависимых маркеров прогноза и течения болезни.
Таким образом, данное исследование представляется чрезвычайно актуальным, поскольку позволяет обнаружить сурвивин-зависимые изменения молекулярно-биологических характеристик трансформированных клеток при опухолевой прогрессии и сопоставить эти данные с результатами, полученными при исследовании клинического материала, что в будущем сможет улучшить методологию использования противоопухолевой терапии при РЛ.
Цель и задачи исследования
Целью работы является исследование экспрессии различных изоформ сурвивина при немелкоклеточном раке легкого (НМРЛ) и их влияния на клеточные характеристики, ассоциированные с процессом опухолевой прогрессии.
В соответствии с указанной целью были поставлены следующие экспериментальные задачи:
1. Провести анализ уровня экспрессии различных изоформ сурвивина на уровне мРНК и белка в коллекции образцов НМРЛ с последующим анализом полученных результатов в отношении клинико-морфологических критериев: гистологической структуры опухоли, ее дифференцировки, наличия регионарных и отдаленных метастазов.
2. Получить производные клеточных линий рака легкого человека, стабильно экспрессирующие сурвивин дикого типа и сурвивин-2.
3. Изучить влияние экспрессии экзогенного сурвивина дикого типа и сурвивина-2 на важнейшие свойства трансформированных клеток, ассоциированные с процессом опухолевой прогрессии (уровень пролиферации, подвижность, способность к колониеобразованию в условиях прикрепленного и неприкрепленного роста, инвазия in vitro и др.).
4. Сравнить метастатический потенциал полученных клеточных линий in vivo.
5. Исследовать влияние экзогенного сурвивина дикого типа и сурвивина-2 на экспрессию и функциональную активность белков, потенциально вовлеченных в процесс опухолевой прогрессии.
Научная новизна и практическая значимость исследования
Одним из важных результатов данной работы является тот факт, что экспрессия мРНК и белка сурвивина увеличивается в 83% и 70% случаев НМРЛ соответственно, что позволяет считать его экспрессию возможным маркером опухолевого роста при раке легкого. Полученные в работе результаты также расширяют представления о роли сурвивина в канцерогенезе. В результате проведенных исследований получены приоритетные данные о влиянии сурвивина дикого типа и его изоформы сурвивина-2 на многие характеристики неопластических клеток. В частности, впервые показано, что экспрессия сурвивина дикого типа стимулирует формирование “агрессивного” фенотипа клеточной линии НМРЛ H1299 и не оказывает такого влияния на клеточные линии A549 и H322. До сегодняшнего времени исследования влияния сурвивина-2 на процессы опухолевой прогрессии не проводились. Именно поэтому, некоторые полученные в представленной работе данные являются приоритетными.
Работа имеет в первую очередь фундаментальное теоретическое значение. Полученные данные о роли сурвивина в опухолевой прогрессии могут быть использованы при дальнейшем его изучении, как на модельных системах, так и в клинических исследованиях, в частности, при поиске адекватных мишеней генотерапии опухолей.
Публикации и апробация работы
Диссертация апробирована и рекомендована к защите 18 октября 2010 года на совместной научной конференции лабораторий регуляции клеточных и вирусных онкогенов, молекулярной биологии вирусов, вирусного канцерогенеза, молекулярной эндокринологии и механизмов прогрессии эпителиальных опухолей НИИ Канцерогенеза РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН. Материалы работы докладывались на конференциях: Международный симпозиум в рамках Сибирско-Тайваньского Форума «Опыт и перспективы развития сотрудничества между российскими и тайваньскими учеными в области изучения молекулярно-генетических механизмов развития злокачественных новообразований и использования результатов фундаментальных исследований в онкологии» в 2009 г. (Томск, Россия); Beatson international cancer conference “Microenvironment, motility and metastasis” в 2009 г. (Глазго, Шотландия). По результатам диссертационной работы опубликованы 3 научные статьи и 5 тезисов докладов.
Структура и объём диссертации
Диссертация изложена на 117 страницах машинописного текста, содержит 53 рисунка, 5 таблиц. Состоит из глав: «Ведение», «Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты», «Обсуждение», «Выводы», «Список использованной литературы». Список литературы содержит 126 источников.
