Введение к работе
Актуальность проблемы
Злокачественные опухоли являются второй после заболеваний сердечно-сосудистой системы причиной смертности людей в мире. При этом заболеваемость раком непрерывно растёт. Ежегодно в мире регистрируется порядка 12 миллионов новых случаев заболевания злокачественными опухолями. Опухолевые клетки, образующиеся из клеток эпителиальной ткани, характеризуются агрессивным ростом, бесконтрольным делением, склонностью к метастазированию; они теряют тканеспецифичную структуру и функциональную активность, изменяют антигенный состав и многие другие свойства, присущие нормально дифференцированным клеткам живого организма. Превращению здоровой клетки в опухолевую способствуют как внешние факторы - канцерогены (химические вещества, ионизирующее и ультрафиолетовое излучение, онкогенные вирусы), так и внутренние причины - дисбаланс гормонов, ростовых факторов или генетические и эпигенетические изменения. Независимо от вида канцерогенного воздействия, пусковым механизмом перерождения клеток является возникновение генетических и эпигенетических изменений, которые приводят к появлению новых путей регуляции жизни и деления клетки. Поэтому одной из важнейших целей современной науки, занимающейся изучением онкогенеза, является обнаружение и характеристика изменений в геноме и транскриптоме клетки, приводящих к опухолеобразованию.
В последние годы интенсивно развиваются широкомасштабные методы исследования генома клетки. Благодаря достижениям в секвенировании и новым методам функциональной геномики были сделаны важнейшие открытия в генетике рака и обнаружены новые возможности для проведения эффективной и персонализированной терапии злокачественных новообразований.
По встречаемости среди других злокачественных новообразований мочевыделительной системы рак мочевого пузыря (РМП) занимает второе место, а среди всех других видов опухолей - девятое место в мире. При этом ежегодно диагностируется более 360 000 новых случаев заболевания в мире. Заболеваемость РМП преобладает в странах с европеоидным населением.
Большой проблемой для онкоурологов в настоящее время является разработка объективного и высокочувствительного метода диагностики РМП без инвазивного вмешательства, которое не только причиняет дискомфорт пациенту, но и связано с риском возникновения серьезных побочных эффектов. В настоящее время существуют некоторые потенциальные панели маркеров и методы диагностики, не требующие инвазивного вмешательства. Как правило, эти методы основаны на молекулярно-генетической диагностике, все больше приобретающей популярность в современной клинической практике. Несмотря на существование ряда недостатков диагностических панелей молекулярных маркеров, можно с уверенностью сказать, что молекулярно-генетическая диагностика является одним из самых перспективных направлений молекулярной медицины и имеет широкий спектр практических применений, например, таких как раннее обнаружение злокачественных изменений, проведение скрининга популяций с целью выявления высокой предрасположенности к развитию РМП, прогнозирование течения заболевания и помощь в выборе адекватной стратегии лечения. При этом так же, как и в случае изучения механизмов канцерогенеза, приорететным направлением поиска новых маркерных молекул является широкомасштабный скрининг различных молекулярных изменений в раковых клетках мочевого пузыря.
Данная работа посвящена широкомасштабному анализу транскриптомов опухолевых и нормальных клеток мочевого пузыря и поиску молекулярных изменений, приводящих к канцерогенезу и служащих его маркерами.
Цель работы
Целью диссертационной работы явилось широкомасштабное изучение генетических и эпигенетических изменений, приводящих к образованию злокачественных опухолей мочевого пузыря, а также поиск новых молекулярных маркеров, пригодных для диагностики РМП.
В ходе работы были решены следующие задачи:
-
Проведен комплексный анализ транскриптомов опухолевых и нормальных клеток мочевого пузыря с помощью методов гибридизации на микрочипах, супрессионной вычитающей гибридизации, глубокого секвенирования транскриптов и количественной ПЦР.
-
Проведено исследование экспрессии коротких некодирующих РНК с помощью высокопроизводительного секвенирования библиотек коротких РНК.
-
Получены профили метилирования генов с помощью гибридизации на микрочипах.
-
Проведен биоинформатический анализ данных по экспрессии генов-маркеров
РМП.
-
Исследована роль мобильных элементов генома SVA и SVAfi в канцерогенезе мочевого пузыря.
-
Проведен поиск новых потенциальных диагностических маркеров РМП.
-
Проведен анализ сигнальных путей, участвующих в злокачественном перерождении клеток мочевого пузыря.
Научная новизна и практическая значимость работы
Настоящая работа была направлена на изучение молекулярных механизмов канцерогенеза мочевого пузыря человека с целью выявления общих закономерностей образования и прогрессирования данного типа опухолей. Понимание причин и основных путей онкогенеза позволит разработать наиболее эффективную терапию РМП и чувствительную диагностику, направленую на выявление опухолей на ранних стадиях. В этом состоит практическая значимость работы.
Новизну работы отражают следующие факты:
-
-
впервые для изучения молекулярных изменений в раковых клетках мочевого пузыря был применен интегральный подход, объединивший такие методы исследования транскриптомов и геномов клеток, как гибридизация на микрочипах, супрессионная вычитающая гибридизация, глубокое секвенирования транскриптов и библиотек коротких некодирующих РНК и количественная ПЦР;
-
на основе литературного анализа создана наиболее полная на сегодняшний день база данных молекулярных маркеров РМП;
-
с помощью экспериментального и биоинформатического анализа проведена оценка диагностической ценности известных молекулярных маркеров РМП и выявлены новые маркерные молекулы, потенциально применимые в клинической диагностике заболевания;
-
выявлены общие пути канцерогенеза мочевого пузыря, отражающие наиболее часто происходящие молекулярные изменения в опухолевых клетках у больных российской популяции; полученные результаты могут послужить хорошей базой для разработки индивидуалированного подхода к терапии раковых опухолей и поиска новых мишеней для таргетных препаратов.
Апробация работы
Результаты работы были представлены на российских и международных конференциях: Четвертой Международной школе молодых ученых по молекулярной генетике на тему «Геномика и биология клетки», Звенигород, 2010, XXIII Международной зимней молодежной научной школе "Перспективные направления физико-химической биологии и биотехнологии", Москва, 7-10 февраля 2011г., Школе-конференции молодых ученых "Фундаментальная наука для биотехнологии и медицины - 2011", Москва, 29-30 сентября 2011г., конференции "X чтения памяти академика Юрия Анатольевича Овчинникова", Москва-Пущино, 14-17 ноября 2011 г.
Объем работы
Диссертационная работа изложена на 128 страницах и состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, результатов и их обсуждения, основных выводов, списка литературы и приложений. Диссертация содержит 5 таблиц и 31 рисунков.
Публикации
По теме диссертационной работы опубликовано 6 статей в отечественных и зарубежных научных журналах, получено 5 патентов на изобретения. Результаты работы представлены на российских международных конференциях: Школе-конференции молодых ученых
"Фундаментальная наука для биотехнологии и медицины - 2011", Москва, 29-30 сентября 2011г., конференции "X чтения памяти академика Юрия Анатольевича Овчинникова", Москва-Пущино, 14-17 ноября 2011 г.
Похожие диссертации на Функциональная характеристика транскриптомов опухолевых и нормальных тканей мочевого пузыря человека
-
