Омиксные технологии

 

В настоящее время происходит революция в лечении рака благодаря стремительному внедрению т.н. омиксных технологий. Омиксные технологии подразумевают исследования в области генетики и биологии рака, позволяющие врачу онкологу осуществлять индивидуальный подход к пациенту. В основе любого злокачественного новообразования лежат нарушения в генетическом материале клетки, т.е. любая опухоль — это генетическое заболевание. При этом не стоит путать с наследственными раками. Опухоли, которые не наследуются, несут в себе десятки мутантных генов, которые заставили здоровую клетку стать Секвенирования ДНК нового поколения вызвало революцию в исследованиях рака.

Геномные исследования выявили многочисленные гены-драйверы, т.е. мутированные гены, которые изменили нормальную клетку и заставили ее стать злокачественной. В своем блоге я постараюсь делиться интересными клиническими случаями, последними достижениями в области молекулярной генетики рака. Буду рад ответить на вопросы как пациентов, так и коллег врачей.

Геномика - раздел молекулярной биологии, занимающийся структурой, функцией, эволюцией, картированием и редактированием геномов - была первой из «-омиксов». Появление секвенирования ДНК нового поколения вызвало революцию в исследованиях рака. Геномные исследования выявили многочисленные гены-драйверы, т.е. мутированные гены, которые изменили нормальную клетку и заставили ее стать злокачественной, а также гены предрасположенности к развитию рака. Но сегодня уже стало ясно, что изучение только генома опухоли, в большинстве случаев, не позволяет найти клинического решения. Ситуация оказалась намного сложнее. Становится ясным, что требуется значительно увеличить охват процессов, происходящих в опухоли и ее микроокружении посредством изучения протеома опухоли, ее метаболома, а также транскриптома, микробиома и микроокружения опухоли. Итак, __протеом__ - это совокупность экспрессированных белков в данном типе клеток, в данном случае в клетках опухоли в данный момент времени. Все белки являются конечными продуктами работы генов, в том числе измененных – мутированных. Для чего необходимо изучать протеом в клетках опухоли?

Для диагностики опухоли, в том числе по крови. Примером служат широко применяемые онкомаркеры: ПСА, альфафетопротеин, раковый эмбриональный антиген, СА 125 и т.д. По динамике уровня маркеров мы можем говорить об эффективности лечения или о возвращении болезни. Изучение протеома помогает установить принадлежность опухоли к тому или иному виду ткани и органу посредством иммуногистохимических реакций. Нередко опухолевые белки помогают определить прогноз заболевания. В практике часто оценивается экспрессия маркера пролиферативной активности белка Ki-67. Данный белок определяется только в делящихся клетках, но не в «молчащих». Чем выше экспрессия данного белка, тем агрессивнее опухоль. В ряде случаев уровень определенных опухолевых белков демонстрирует чувствительность или резистентности к таргетным (т.е. к направленным на определенную мишень в опухолевой клетке) лекарствам и иммунотерапевтическим препаратам.

 

Транскриптом - совокупность всех молекул РНК. В отличие от ДНК – хранителя информации, молекулы РНК, в зависимости от типа, могут выполнять множество разнообразных функций, начиная от функции матрицы для последующего синтеза белка, заканчивая своего рода выключателем работы генов. В настоящее время РНК активно изучаются в качестве диагностического инструмента для прогнозирования ответа на лечение, и в качестве самого лечебного воздействия на опухолевую клетку. Метаболом представляет собой совокупность всех метаболитов, т.е. продуктов обмена веществ в клетке, органе и в целом организме. Анализ данных продуктов является важным для понимания химических процессов, происходящих в раковой опухоли. Сравнивая метаболомный состав исследователи обнаружили, что метаболомные профили здоровых и опухолевых клеток значительно отличаются друг от друга, что является полезным для диагностики заболеваний. Также, крайне важно попытаться лекарственными средствами вмешаться в метаболизм опухолевых клеток, тем самым, вызывая их гибель.

Микроокружение опухоли. Клетки злокачественной опухоли встроены в очень гетерогенный тканевой контекст, состоящий из иммунных клеток, эндотелиальных клеток, мезенхимальных стволовых клеток, фибробластов и нервных волокон, а также специализированных клеток органа, в котором локализуется опухоль. Данное «соседство» непрерывно обменивается друг с другом посредством секреции цитокинов, экзосом, метаболитов или прямыми мембранными контактами. И все это направлено на то, чтобы клетки опухоли чувствовали себя максимально комфортно, не испытывали голод и влияние иммунной системы. Опухоль в процессе своего развития учится управлять своим окружением, которое обеспечивает ее всем необходимым, защищает от собственной иммунной системы и лекарственных препаратов. Нередко в опухолевых и в иммунных клетках, содержащихся в опухоли, обнаруживаются бактерии. Хотя требуется дополнительная работа, чтобы расшифровать точную роль этого симбиотического микроокружения, есть обоснованные предположения, что бактерии могут повлиять на развитие раковой опухоли и изменять чувствительность к современной иммунотерапии. Сложный диалог между раковыми клетками и микроокружением показывает, что исследования рака - это больше, чем изучение одних только генетических изменений опухоли. Конечная цель омиксных технологий – повышение точности диагностики и прогноза, а также определение наиболее эффективной терапии злокачественных опухолей.

Автор: Меркулов И.А., онколог, д.м.н.