Знайдено новий епігенетичний маркер раку молочної залози. Вчені проаналізували 450 тисяч ділянок метилування по всьому геному 36 пар однояйцевих близнюків з дискордантністю по даному захворюванню.
Ні для кого не секрет, що величезну роль у розвитку тих чи інших форм онкологічних захворювань відіграють генетичні мутації. Описано багато з цих мутацій і ступеня ризику розвитку неоплазій, пов'язаних з ними. Однак, незважаючи на всю критичну важливість «генетичної основи», не менш істотну роль у розвитку цих патологій можуть відігравати епігенетичні процеси.
Епігенетичні зміни не порушують послідовності нуклеотидів у ДНК і не передаються у спадок, але за рахунок хімічної модифікації певних хромосомних локусів і пов'язаних з ними генів критично змінюють їх доступність для транскрипційного апарату клітини. (Приклади епігенетичних змін - ацетилювання та метилювання гістонів, метилювання ДНК.) Таке епігенетичне «включення/вимикання» генів, зокрема, лежить в основі диференціювання - придбання необхідного фенотипу - всіх типів соматичних клітин. І навпаки, зміна характерного «епігенетичного маркування» клітини того чи іншого типу призводить до де-диференціювання або зміни фенотипу (транс-диференціювання) в інший клітинний тип, наприклад, з епітелію в мезенхіму. Враховуючи такі масштаби ефектів епігенетичної регуляції, неважко зрозуміти, що порушення цього процесу можуть призводити до розвитку патологій, таких як канцерогенез.
Метилювання ДНК, як один з найважливіших механізмів епігенетичної регуляції, був відкритий на рубежі вісімдесятих років минулого століття. Суть цього процесу полягає в конверсії цитозинового нуклеотидного залишку в 5-метилцитозин. Довгий час вважалося, що єдиним функціональним наслідком метилування є транскрипційна репресія генів, оскільки «острівці» метилування, найчастіше виявляються в промоторних послідовностях генів, конформаційно перешкоджають взаємодії цієї ділянки ДНК з білковими транскрипційними факторами, необхідними для експресії даного гена. Однак потім з'ясувалося, що в ряді випадків цей процес може опосередковувати і активацію експресії генів. Але, так чи інакше, правильний патерн метилування критично необхідний для нормального клітинного диференціювання і розвитку організму.
В ході ж неопластичного переродження картина епігенетичної модифікації, як правило, змінюється таким чином, що загальний рівень метилювання геному істотно знижується, в той час як регуляторні ділянки істотно меншої частини генів (найчастіше, генів-онкосупрессоров), навпаки, гіперметилюються і пригнічуються. Відповідно, якщо зміна нормального метилювання в будь-якому з генів відіграє важливу роль у розвитку певної форми раку, то встановлення такого феномену сприятиме не тільки кращому розумінню патогенезу цього захворювання, але і може виявитися свого роду епігенетичним маркером даного захворювання.
Один з таких раніше невідомих специфічних епігенетичних маркерів раку молочної залози, а саме гіперметилювання промоторної ділянки гена DOK7, вдалося виявити міжнародній групі вчених, яка нещодавно опублікувала результати своєї роботи в журналі Carcinogenesis.
Рак молочної залози (РМЖ) - найбільш поширена форма неоплазії у жінок (приблизно один випадок на дев'ять жінок). При цьому тільки в 30% випадків він передається у спадок. Іншими словами, в абсолютно більшій частині випадків причиною цього захворювання стають спорадичні мутації та епігенетичні зміни (див. http://www.nkj.ru/archive/articles/10218/). Серед останніх найчастіше відзначається гіперметилювання і, як наслідок, «глушіння» генів BRCA1 і BRCA2, відомих онкосупресорів, які беруть участь у гомологічній рекомбінації при репарації пошкоджень ДНК. Відкриття цих епігенетичних маркерів дозволило, свого часу, встановити, що їхні носії набагато краще відповідають на лікування такими хіміотерапевтичними агентами, як PARP-інгібітори і цисплатин, ніж інші пацієнтки з діагнозом РМЖ. Відповідно, встановлення епігенетичних маркерів, що зустрічаються при даному захворюванні з меншою частотою, також могло б допомогти в розробці інших персоналізованих методів лікування.
Для цієї мети автори застосували нещодавно розроблений метод порівняння набоїв метилування у однояйцевих близнюків, успішно застосований в аналогічних дослідженнях цукрового діабету першого типу і системної червоної вовчанки.
Однояйцеві близнюки генетично ідентичні, але в ході ембріогенезу і подальшого постнатального розвитку між ними виникає ряд фенотипічних відмінностей, явище, відоме як «дискордантність однояйцевих близнюків». Одним з проявів дискордантності, здебільшого визначеної, якраз, епігенетичними змінами, може бути розвиток будь-якого захворювання в одного з близнюків за відсутності цього захворювання в іншого. У такому випадку, порівняння епігенетичних карт двох близнюків може виявити епігенетичні маркери даного захворювання.
У своєму дослідженні автори використовували клітини периферичної крові і порівняли 450 тисяч ділянок метилування по всьому геному 36 пар однояйцевих близнюків з дискордантністю по раку молочної залози. Всього було виявлено 403 ділянки геному з різним метилуванням. Як і очікувалося, переважна більшість з них була пов'язана з гіпометилюванням геному, характерним для ракових захворювань. З частини, що залишилася, більшу увагу було приділено гіперметильованим ділянкам регуляторних послідовностей 14 генів, які показали найбільші відмінності в метилуванні. Більшість цих генів виявилися вже відомими учасниками патогенезу РМЖ та інших ракових захворювань. Однак канцерогенні функції одного з них, DOK7 (а точніше, однієї з його ізоформ, що транскрибуються з альтернативного промотора), що показав якраз найбільш значущі відмінності в метилуванні, виявилися практично невідомими.
Подальша перевірка можливості використання DOK7 як епігенетичного маркера раку молочної залози, проведена на післяопераційних зразках РМЖ і культуральних лініях клітин РМЖ, повністю підтвердила виявлену кореляцію. Більш того, аналіз показав, що DOK7, як маркер, володіє унікальними прогностичними характеристиками. А саме: гіперметилювання одного з його промоторів у клітинах периферичної крові можна виявити за кілька років до постановки самого діагнозу РМЖ.
Подальші дослідження в цій галузі, за словами вчених, будуть пов'язані з з'ясуванням точних функцій DOK7, а саме, тієї його ізоформи, яка синтезується з гіперметильованого при РМЖ промотора в нормі і при канцерогенезі.
Джерело: Holger Heyn, F. Javier Carmona, Antonio Gomez, Humberto J. Ferreira, Jordana T. Bell, Sergi Sayols, Kirsten Ward, Olafur A. Stefansson, Sebastian Moran, Juan Sandoval, Jorunn E. Eyfjord, Tim D. Spector, and Manel Esteller. DNA methylation profiling in breast cancer discordant identical twins identifies DOK7 as novel epigenetic biomarker. Carcinogenesis (2012) doi: 10.1093/carcin/bgs321 First published online: October 10, 2012.
На фото:
1. Жовтень - всесвітній місяць боротьби з раком молочної залози. Рожева стрічка - емблема, розроблена Всесвітньою організацією охорони здоров'я.
2. Диференційно метильовані ділянки CpG в парах однояйцевих близнюків, дискордантних по раку молочної залози. (E) bcDMP відрізняються епігенетично, незважаючи на ідентичний генетичний фон близнюків. Червона точка - «здорова зона» в ракових кластерах. Рівень метилювання ДНК bcDMP маркірований кольором: жовтий - зразок з низьким рівнем метилювання; червоний - зразок з високим рівнем метиліювання. (F) Ієрархічний кластерний аналіз форм bcDMP у шести основних парах близнюків, дискордантних за РМЖ.
3. Гени, асоційовані з bcDMP, беруть участь у виникненні інших форм раку (раку підшлункової залози, хронічної мієлоїдної лейкемії, колоректального раку, дрібноклітинного раку легенів). Мережевий аналіз.
4. Гіперметилювання DOK7 при раку молочної залози. Аналіз зразків ДНК (з крові) здорових і хворих на РМЖ жінок-близнюків.