ГлавнаяДеятельность

Функциональная эпигенетика

Направление – ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ЭПИГЕНЕТИКА

Эпигенетические механизмы регуляции генов играют критичную роль, как в развитии организма, так и в разнообразных патофизиологических процессах – от старения до образования и прогрессии опухолей. Эти «надгеномные» механизмы, то есть не затрагивающие нуклеотидные последовательности генома, вовлечены в регуляцию экспрессии генов, которая осуществляется на разных уровнях – от геномно-транскрипционного до пост-транскрипционного и пост-трансляционного. Широко показано, что на пост-транскрипционном уровне вовлечены короткие некодирующие белок РНК (нкРНК) – микроРНК (миРНК), участвующие в регуляции экспрессии до половины генов. Новым интригующим открытием стало обнаружение длинных и кольцевых некодирующих РНК, которые могут регулировать уровень самих регуляторных миРНК, связывая их на себя как губка. Как наиболее принятый механизм такого процесса рассматривается роль длинных и кольцевых нкРНК как конкурентных эндогенных РНК (ceRNA), конкурирующих с мРНК за связывание с миРНК по комплементарным к ней участкам в области 3′-региона. Широкий интерес международного научного сообщества указывает на перспективность данного направления в развитии фундаментальных основ биомедицины и его актуальность для практической медицины.

В лаборатории патогеномики и транскриптомики на протяжении ряда лет проводится системный анализ влияния таких эпигенетических факторов как уровень миРНК и метилирование регуляторных CpG-островков генов миРНК и белок-кодирующих генов (БКГ) на развитие и прогрессию эпителиальных опухолей разных локализаций. Приоритетным стало обнаружение нами новых гиперметилируемых миРНК при раке почки (РП), молочной железы (РМЖ) и яичников (РЯ). Показана четкая корреляция между метилированием и понижением уровня экспрессии на примере 10-14 миРНК при РП, РМЖ и РЯ, что подтвердило функциональную значимость этой модификации. Нами также показана ассоциация метилирования генов миРНК с клинико-патологическими параметрами прогрессии опухолей, включая метастазирование. Связь 10 генов миРНК с метастазированием РЯ подтверждена при анализе перитонеальных метастазов. Данные по метилированию генов миРНК позволили составить системы маркеров для диагностики РП, РМЖ и РЯ и прогноза метастазирования РП и РЯ (Патенты на изобретение №266911 от 2018, № 2683251 от 2019гг.). Разработанные системы маркеров отличают высокие показатели чувствительности, специфичности (85-95%) и величины AUC {0.9-0.95}. Кроме того, в рамках гранта РНФ №14-15-00654 получены данные о потенциальных прямых и опосредованных взаимодействиях для ряда пар миРНК-мРНК и с помощью трансфекции клеточной линии РМЖ MCF7 с применением ряда методов получены результаты, свидетельствующие о возможности именно прямого взаимодействия в парах miR-124-BCL2 и miR-34a/c-CCND1.

Дальнейшие планы лаборатории связаны с изучением роли в эпигенетических механизмах длинных нкРНК (днРНК), проверка модели конкурентных эндогенных РНК (ceRNA) – изучение механизма воздействия днРНК на уровень БКГ-мишеней при посредничестве миРНК. Этот механизм повышает значимость миРНК как посредника в регуляции значительной доли, если не всех, БКГ. На клеточных линиях предполагается изучить влияние нкРНК и миРНК на патофизиологические изменения в клетках. В результате ожидается обнаружение новых взаимодействующих БКГ, миРНК и днРНК при РП, РМЖ и РЯ и обнаружение новых звеньев в сигнальных путях опухолей разных локализаций. Ожидается также определение новых тестов ответа на лечение. Эти исследования перспективны как для фундаментальной, так и для практической биомедицины, в частности для улучшения методов ранней диагностики опухолей и для развития персонифицированных подходов к лечению пациентов.

Список работ, опубликованных в рамках НИР в 2020 г:

  1. Лукина С.С., Бурденный А.М., Заварыкина Т.М., Рябчиков Д.А., Казубская Т.П., Круглова М.П., Логинов В.И. Роль полиморфных маркеров гена ESR1 в развитии рака молочной железы и резистентности к терапии тамоксифеном. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2020. Т. 170, № 9, C. 345-351. DOI: 10.47056/0365-9615-2020-170-9-345-351
  2. Кушлинский Н.Е., Фридман М.В., Брага Э.А. Длинные некодирующие РНК как конкурентные эндогенные РНК при остеосаркоме. Молекулярная биология. 2020, T. 54, № 5, C. 776–801, DOI: 10.31857/S0026898420050055
  3. Кушлинский Н.Е., Логинов В.И., Уткин Д.О., Филиппова Е.А., Бурдённый А.М., Короткова Е.А., Пронина И.В., Лукина С.С., Смирнова А.В., Герштейн Е.С., Брага Э.А. Новые микроРНК как потенциальные регуляторы контрольной точки иммунитета PD-1/PD-L1, и прогностический потенциал метилирования MIR9-1 И MIR124-2 при раке яичников. Молекулярная биология. 2020. T. 54, № 6, C. 990-996. DOI: 10.31857/S0026898420060075
  4. Кушлинский Н.Е., Логинов В.И., Уткин Д.О., Филиппова Е.А., Бурдённый А.М., Короткова Е.А., Пронина И.В., Лукина С.С., Смирнова А.В., Герштейн Е.С., Брага Э.А. Новые микроРНК как потенциальные регуляторы контрольной точки иммунитета PD-1/PD-L1, и прогностический потенциал метилирования MIR9-1 И MIR124-2 при раке яичников. Молекулярная биология. 2020. T. 54, № 6, C. 990-996. DOI: 10.31857/S0026898420060075
  5. Логинов В.И., Филиппова Е.А., Ходырев Д.С., Бурдённый А.М., Пронина И.В., Иванова Н.А., Лукина С.С., Казубская Т.П., Апанович Н.В., Матвеев В.Б., Карпухин А.В., Брага Э.А. Метилирование группы генов микроРНК: маркеры прогноза метастазирования почечно-клеточного рака. Онкоурология. 2020. Т. 16 №4. С. 29-36, DOI: 10.17650/1726-9776-2020-16-4-29-36
  6. Брага Э.А., Логинов В.И., Пронина И.В., Бурдённый А.М., Филиппова Е.А., Лукина С.С., Иванова Н.А., Смирнова А.В., Ходырев Д.С., Уткин Д.О., Казубская Т.П., Кушлинский Н.Е. Метилирование генов микроРНК: новые маркеры для диагностики и прогноза метастазирования рака яичников. Онкогинекология. 2020. Т. 34, № 1. С. 4-15.
  7. Лукина С.С., Заварыкина Т.М., Иванова Н.А., Пронина И.В., Казубская Т.П., Круглова М.П., Рябчиков Д.А., Логинов В.И., Бурдённый А.М. Роль полиморфных маркеров генов GSTP1 И MTHFR в снижении чувствительности к терапии доксорубицином у пациенток с раком молочной железы. Патогенез. 2020. Т. 18. № 3. С. 53-60. DOI: 10.25557/2310-0435.2020.03.53-60
  8. Рябчиков Д.А., Воротников И.К., Талипов О.А., Чулкова С.В., Логинов В.И., Снеговой А.В., Винокуров М.С., Казаков А.М., Хагажеева М.Н., Бердова Ф.К. МикроРНК и их роль в патогенезе и диагностике рака молочной железы. Медицинский алфавит. 2020. Т. 1. № 8 (422). C. 12-15. DOI: 10.33667/2078-5631-2020-8-12-15
  9. Талипов О.А., Рябчиков Д.А., Чулкова С.В., Воротников И.К., Казаков А.М., Логинов В.И., Казубская Т.П., Винокуров М.С., Осипова А.А., Бердова Ф.К. Метилирование генов супрессорных микроРНК при раке молочной железы. Онкогинекология. 2020, Т. 34. № 2, стр. 14-22.
  10. Заварыкина Т.М., Тюляндина А.С., Хохлова С.В., Хабас Г.Н., Асатурова А.В., Носова Ю.А., Бреннер П.К., Капралова М.А., Аткарская М.В., Ходырев Д.С., Бурденный А.М., Логинов В.И., Стенина М.Б., Сухих Г.Т. Связь молекулярно-генетических маркеров генов TP53, MDM2 и CDKN1A с длительностью времени без прогрессирования рака яичников после платиносодержащей химиотерапии. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2020. Т. 169. № 4. С. 472-476. DOI: 10.1007/s10517-020-04915-5
  11. Braga EA, Fridman MV, Moscovtsev AA, Filippova EA, Dmitriev AA, Kushlinskii NE. LncRNAs in Ovarian Cancer Progression, Metastasis, and Main Pathways: ceRNA and Alternative Mechanisms. Int J Mol Sci. 2020;21(22):E8855. DOI: 10.3390/ijms21228855