Как геномное картирование содействует управлению воспалительными процессами и онкологическими заболеваниями: мнение исследователей

Команда ученых разработала количественную карту регуляции гена NF-κB, что открывает новые возможности для управления воспалительными реакциями, иммунными ответами и онкологией.Картирование отдельных участков ДНК позволяет выявить значимые гены, влияющие на воспалительные процессы и потенциальное развитие онкологии.Источник: Unsplash

Группа исследователей, возглавляемая доктором Грегори Ривзом из Университета A&M в Техасе, представила в Science Advances обширное исследование, посвященное количественному картированию регуляции гена, который играет важную роль в воспалительных процессах, иммунном ответе и раковом развитии.

Исследователи сосредоточили внимание на белке Dorsal, являющемся видом фактора транскрипции NF-κB (nuclear factor-κB), известного своим воздействием на воспалительные процессы, врожденный иммунитет, заживление ран и функционирование клеток. Ранее ученые могли лишь фиксировать моментальные снимки активности этого белка, тогда как в новом исследовании им удалось следить за поведением молекул в динамике и создавать математические модели.

Как функционирует карта взаимодействий

Суть данного открытия заключается в том, что исследователи не просто измерили количество NF-κB в клеточном ядре, но также разделили его на различные функциональные состояния: свободно перемещающийся, связанный с ДНК и агрегированный в кластеры. Они продемонстрировали, что количество свободного фактора в ядре остается примерно стабильным в разных областях эмбриона, тогда как доля молекул, связанных с ДНК, значительно варьируется.

Это означает, что связь между общей концентрацией белка и его активностью не является лишь линейной. Создаваемая учеными «карта» позволяет прогнозировать, в каких условиях ген будет активирован и насколько мощной окажется активация. Такое понимание теоретически может стать основой для целенаправленного вмешательства в иммунные или воспалительные процессы, а также для контроля аномальных состояний, связанных с раковым развитием.

Модели связывания DI-DNA в ядрах клеток. Общая популяция Dl в ядрах состоит из свободных и медленных популяций, обозначенных RICS. Медленная популяция включает в себя группу, связанную с ДНК (обозначенную ccRICS), и медленно движущиеся кластеры. SPT способен различать связанные с ДНК кластеры и медленно движущиеся кластеры. И, наконец, RICS с длительным временем действия могут определять присутствие всех составляющих популяций в целом. Как методы эксперимента, так и различные популяции имеют цветовую маркировку.Источник: https://www.science.org/

Значимость для медицины и онкологии

Механизмы, выявленные в данном исследовании, близки к основным молекулярным процессам, определяющим развитие злокачественных опухолей. Неправильная регуляция NF-κB известна как фактор, способствующий хроническому воспалению и онкогенезу (образованию и прогрессированию раковых заболеваний).

Особенно важно, что такие количественные модели поведения транскрипционных факторов могут быть применены при разработке иммунотерапии опухолей — направления, в котором иммунная система пациента активируется для борьбы с раком. Иммунотерапия включает методы стимуляции Т-клеточного ответа, блокаду иммуно-контрольных точек и использование дендритных клеток для активации лимфоцитов. Все это требует глубокого понимания взаимодействия иммунитета с генетическими программами клетки.

Атлас ракового генома содержит информацию о десятках тысяч опухолей, что помогает выявлять генетические мишени для терапии различных типов рака.

Недавно российские исследователи создали базу данных всех химических элементов, обнаруженных в крови людей, перенесших COVID-19.

Фото: hi-tech.mail.ru