Uczenie się na błędach: droga do zrozumienia rozwoju raka

Reklama

ndz., 02/28/2021 - 17:50 -- MagdalenaL

Postępy w technikach biologii molekularnej umożliwiają badanie przyczyn rozwoju raka od wewnątrz: geny i ich mutacje. 

Rak jest jedną z głównych przyczyn zgonów na całym świecie. W krajach takich jak Meksyk raki piersi, płuc, okrężnicy i prostaty są tymi, które występują w największym odsetku i każdego roku dotykają tysiące Meksykanów. Istnieje wiele czynników, które mogą zwiększać ryzyko zachorowania na raka w pewnym momencie życia: otyłość, palenie tytoniu i alkoholu oraz ekspozycja na słońce są prawdopodobnie najbardziej znanymi. Istnieje jednak inny czynnik, który jest niezależny od naszego stylu życia i nawet gdybyśmy chcieli, nie moglibyśmy go wyeliminować. Jest to czynnik genetyczny. 

W każdej z komórek tworzących nasz organizm mamy instrukcje niezbędne do prawidłowego jego funkcjonowania naszego i wykonywania codziennych czynności. Te „instrukcje” są zintegrowane w elementach zwanych genami, które mają za zadanie wytwarzanie białek potrzebnych organizmowi w precyzyjnej ilości, zarówno czasowo, jak i przestrzennie. 

Ale co, jeśli w tych instrukcjach są błędy? W najlepszym przypadku nic, nasze komórki również mają mechanizmy rozwiązywania tych błędów (zwanych również mutacjami). Istnieją jednak błędy, które mogą wymknąć się tym mechanizmom, oprócz tych, które dziedziczymy po naszych rodzicach i dostajemy w czasie poczęcia. 

Kiedy te błędy wystąpią w genach pełniących ważne funkcje w charakterystykach powiązanych z rakiem, takich jak kontrola proliferacji, migracji i inwazji komórek, zostaną wyprodukowane wadliwe białka. Te z kolei będą wykonywać swoje funkcje nieprawidłowo, co doprowadzi do nadmiernego podziału komórek w naszym organizmie, tworząc w ten sposób guz. 

Na szczęście z biegiem czasu opracowano różne terapie do walki z rakiem, co pozwoliło osobom, które na niego cierpią, na znacznie dłuższe życie. Chociaż droga do rozwoju terapii nie jest łatwa, identyfikacja genów i błędów w nich obecnych ma kluczowe znaczenie, ponieważ stanowią one niektóre z głównych celów ataku w walce z tą chorobą. 

Proces badania rozwoju raka 

Pierwszym krokiem w identyfikacji genów i mutacji rakowych jest „odczyt” genów zawartych w guzach u pacjentów, u których zdiagnozowano raka, w poszukiwaniu błędów. Odbywa się to za pomocą techniki zwanej sekwencjonowaniem genomowym. W ten sposób możemy odpowiedzieć na różne pytania: jakie geny miały błędy u pacjentów z rakiem? Jakie rodzaje błędów miały geny pacjenta? Jaka część pacjentów miała te błędy? Dzięki tym informacjom można uzyskać grupę genów kandydatów do dalszych badań. W każdym razie obecność błędów w tym samym genie u znacznej liczby pacjentów czasami nie wystarcza, aby móc dokonać skojarzenia, dlatego konieczne jest zastosowanie narzędzi bioinformatycznych i modeli matematycznych, aby uzyskać istotne statystycznie zależności między obiema zmiennymi. Na szczęście, ze względu na wielki rozwój badań genomicznych na całym świecie, obecnie dysponujemy publicznymi bazami danych, które zawierają informacje pochodzące z eksperymentów sekwencjonowania, które można wykorzystać do tworzenia skojarzeń. 

Ponieważ udowodniono, że istnieje korelacja między wadliwym lub zmutowanym genem a obecnością raka, konieczne jest przeprowadzenie eksperymentalnej walidacji wpływu błędów w genach na cechy związane z tą chorobą. W laboratorium odbywa się to za pomocą izolowanych komórek i modeli zwierzęcych. Obecnie istnieją różne strategie walidacji, czy gen jest powiązany z rakiem. Niektóre z nich opierają się na zapobieganiu dotarciu genów do ich ostatecznego miejsca przeznaczenia, czyli produkcji białka. W ten sposób tymczasowy brak białka może być utożsamiany z dysfunkcyjnym białkiem. Inne strategie opierają się na celowym wprowadzaniu błędów do genów i ocenie funkcjonalnego wpływu białek. 

Kompleksowa metodologia: identyfikacja i walidacja 

Obecnie w grupie badawczej Bioinformatics for Clinical Diagnosis Tec de Monterrey ważne badania prowadzone są w dwojaki sposób: identyfikacja za pomocą narzędzi obliczeniowych genów, które mogą stać się celami terapeutycznymi, a z drugiej strony eksperymenty laboratorium, w którym za pomocą narzędzi do edycji genomu ma na celu symulację mutacji w różnych wcześniej zidentyfikowanych genach. 

W rezultacie odkryto, że geny takie jak FASN, odpowiedzialne za produkcję jednego z najważniejszych białek w syntezie kwasów tłuszczowych, również odgrywają znaczącą rolę w rozwoju raka. Wraz z kilkoma innymi badaniami dotyczącymi tego genu, opublikowanymi wcześniej w innych krajach, eksperymenty Grupy dodają nową część do układanki potencjalnego rozwoju i walidacji terapii opartych na przeciwciałach lub inhibitorach przeciwko białku produkowanemu przez FASN. 

Działania te mają na celu odkrycie i scharakteryzowanie większej liczby powiązań między błędami występującymi w różnych genach, które do tej pory nie były badane, a rozwojem raka. W ten sposób Tec de Monterrey wspiera wysiłki zmierzające do lepszego zrozumienia rozwoju raka i możliwości skuteczniejszego zwalczania go. 

Jednak wciąż jest wiele do zrobienia, ponieważ istnieje wiele genów, których funkcje wydają się nie być związane z rozwojem raka, ale które bezpośrednio lub pośrednio mogą czynić go bardziej agresywnym. Zadanie polega właśnie na dostarczeniu nowych informacji, aby zrozumieć biologię raka i spróbować ulepszyć obecne terapie, a także uczynić je bardziej spersonalizowanymi. 

Autor: 
Fernando González Salinas, tłum: Aleksandra Szupke 

Reklama