Российские ученые разработали алгоритм для поиска слабых мест при раке кишечника
В России разработали алгоритм, который за несколько часов находит генетические мишени для лечения рака прямой и толстой кишки. Метод уже выявил 12 перспективных участков ДНК. Разработка может ускорить создание новых лекарств и помочь врачам точнее подбирать терапию.
Колоректальный рак – один из самых коварных видов злокачественной опухоли. Он занимает второе место по смертности среди онкологических заболеваний. Ежегодно в мире диагностируется более 1,9 миллиона случаев, из которых почти половина заканчивается летально. Опухоль приспосабливается к лечению, оставляет «спящие» клетки, которые потом дают рецидивы.
Российские ученые из Центрального университета в Москве разработали алгоритм, который за несколько часов формирует список приоритетных генов-мишеней. Это как навигатор по геному: вместо того чтобы блуждать в лабиринте, исследователи и врачи-онкологи сразу видят потенциальные направления для терапии.
Как работает алгоритм
В основе разработки лежит поиск мутаций в некодирующих участках ДНК, которые управляют активностью генов. Одна из таких длинных некодирующих РНК - SNHG1. Ее количество резко увеличивается при развитии рака прямой и толстой кишки. Но как именно этот регулятор влияет на опухоль, и на какие гены он действует, ученые прежде не знали. Мешала большая длина РНК и тысячи потенциальных мишеней.
Российские исследователи предложили алгоритм, который учитывает сразу несколько факторов. В частности то, как контактируют друг с другом ДНК и РНК, метки активности генов, расположение суперэнхансеров – особых последовательностей, которые могут многократно усиливать работу гена.
«Раньше биологам приходилось методом проб и ошибок выяснять, какие гены может активировать та или иная длинная некодирующая РНК. Мы предложили подход, который за несколько часов вычислений дает проверяемую гипотезу», – рассказал научный сотрудник Центрального университета Герман Ашниев.
12 генов-мишеней
Алгоритм выявил 12 перспективных генов-мишеней, активность которых была повышена в опухолях пациентов по сравнению со здоровой тканью. Среди них уже известный ген TOP1, который является основной мишенью для химиотерапии. Это подтверждает, что метод, предложенный российскими учеными, отлично работает.
«Этот результат показывает, что подход не просто теоретический. Мы нашли реальный ген, на который уже воздействуют лекарства. Значит, алгоритм можно использовать для поиска новых мишеней», – отмечают разработчики.
Почему опухоль возвращается?
Главная коварность колоректального рака заключается в его способности приспосабливаться к лечению. Во время химиотерапии основная масса опухолевых клеток погибает. Но внутри новообразования всегда остаются самые стойкие – те, которые изначально устойчивы к терапии. Они перестраиваются и продолжают размножаться, формируя новую, еще более агрессивную и устойчивую к химиотерапии опухоль.
Для полного излечения лекарство должно действовать целенаправленно, то есть поражать те гены, которые оставшиеся клетки используют для защиты. Но в геноме человека тысячи генов, и искать нужную мишень вручную долго и трудоемко.
Алгоритм, разработанный специалистами Центрального университета, решает эту проблему. Несколько часов вычислений – и вот уже готов короткий список приоритетных генов. Это помогает врачам точнее подбирать лечение для конкретного пациента.
Что будет дальше?
Следующий этап для разработчиков – проверить найденные мишени экспериментально и понять, насколько сильно они действительно влияют на поведение опухолевых клеток. Если результаты подтвердятся, отдельные гены из списка смогут стать основой для дальнейших исследований лекарственных препаратов.
При этом сам алгоритм можно развивать и дальше. Аналогичный подход можно применить к другим видам рака и биологическим процессам, где исследователям приходится искать связи между большим количеством генов и молекулярных механизмов.
А для пациента конечный смысл этой работы вполне конкретен: чем больше ученые знают о том, как ведет себя опухоль и за счет чего она сопротивляется лечению, тем больше возможностей нанести ей точный сокрушительный удар.
