Онкогеномика. Мастер-класс проф. Д.В. Залетаева
Функциональные маркеры канцерогенеза
«Метилотип» рака
В соавторстве с н.с., к.б.н.
Земляковой Валерией Владимировной
Термин «метилотип» – совокупность генов, наиболее часто метилированных при определенном типе опухоли – предложили в 2001 году Esteller с сотрудниками. Предполагается, что гены, входящие в «метилотип», должны иметь частоту метилирования в определенном типе опухоли больше 10%.
Например, «метилотип» для рака желудка и кишечника состоит из генов P16/CDKN2А, P14/ARF, MGMT, АРС и MLH1, для опухолей печени и желчных путей – 14-3-3σ, АРС, CDH1, GSTP1.
В «метилотип» РМЖ можно включить ген 14-3-3σ, метилирование которого наблюдается в 91% случаев, ген FHIT – 31-48% случаев, ген SYK – 32%, ген RASSF1A – 62%, ген SLIT2 – 43%, а также гены BRCA1, GSTP1, частота метилирования которых в образцах РМЖ более 10%. На основании результатов нашей работы к «метилотипу» РМЖ можно отнести гены RB1 (16%), Р16 (24%), Р14 (26%), CDH1 (53%), CALCA (17%) и HIC (65%).
«Метилотип» НМРЛ включает гены: MGMT (16-27%), Р16 (25-41%), APC (46-96%), CDH13 (43-45%), RARβ (40%), FHIT (37%), RASSF1A (30-40%), TIMP-3 (19-26%), DARK (16-44%), CDH1 (18-33%). По результатам нашей работы в «метилотип» для РЛ можно добавить гены RB1 (20%), p14 (35%), CALCA (20%) и HIC (81%).
По литературным данным «метилотип» ОЛ выглядит следующим образом: р15 (31-62%), CDH1 (40%), Р73 (31%), ER (16-47%), MDR1 (24%), MYF (20%). В нашей работе метилирование свыше 10% в образцах ОЛ было выявлено для генов RB1 (17%) и HIC1 (11%), которые также можно отнести к гипотетическому метилотипу этого типа опухоли.
Во все метилотипы входят RB1, P16, CDH1 и HIC1, что подтверждает сходные механизмы образования опухоли.
Высокий процент метилирования гена CDH1 может говорить о высокой метастатической активности опухоли.
Инактивация генов RB1 и P16 характерна для нарушения регуляции клеточного цикла по сигнальному пути Cdk-Rb-E2F. Однако ген P14 также входит в «метилотипы» НМРЛ и РМЖ, что свидетельствует о нарушении клеточного цикла по сигнальному пути ARF-Р53-MDM2. Возможно, при солидных опухолях нарушение клеточного цикла может идти по нескольким направлениям.
«Метилотипы» РМЖ и НМРЛ более чем на 60% совпадают по набору генов. Из исследуемых нами генов шесть вошли в «метилотип» РМЖ и НМРЛ, а именно RВ1, Р16, Р14, CDH1, CALCA и HIC1. Кроме того, в оба «метилотипа» включены гены FHIT и RASSF1A, которые участвуют в апоптозе и регуляции клеточной пролиферации.
В «метилотип» НМРЛ включены гены APC, RARβ, CDH13, DARK и TIMP3, принимающие участие в процессе инвазии и метастазирования. Кроме того, ген TIMP3 задействован в ангиогенезе. Таким образом, при НМРЛ наблюдается аномальное метилирование генов, вовлеченных в процесс метастазирования, что может влиять на агрессивное течение заболевания.
В «метилотип» РМЖ включены гены с различными функциями. Гены BRCA и 14-3-3σ участвуют в регуляции клеточного цикла, а кроме того, ген BRCA1 принимает участие в репарации двухцепочечных разрывов в ДНК. Ген GSTP1 относится к суперсемейству генов GSTs, отвечающих за детоксикацию ксенобиотиков. Их инактивация способствует накоплению различных генетических повреждений, что, в свою очередь может привести к опухолевой трансформации клетки. Ген SYK вовлечен в процесс метастазирования. Следовательно, инактивация этих генов может служить маркером развития и неблагоприятного течения заболевания.
Для острых лейкозов, скорее всего, характерна полная инактивация Cdk-Rb-E2F сигнального пути, так как для этих опухолей показан высокий уровень метилирования гена P15, задействованного в указанном пути регуляции. Кроме того, в метилотип ОЛ входит ген ER, который отвечает за гормонально зависимую регуляцию транскрипции, и, возможно, инактивация этого гена может приводить к пролиферации опухолевых клеток. Также в «метилотип» ОЛ входит ряд генов, метилирование которых не отмечено при солидных опухолях (Р73, MDR1 и MYF3). Ген Р73 относится к семейству генов-супрессоров Р53 и обладает сходными функциями с Р53. Повышенная экспрессия гена MDR1 является одной из основных причин резистентности онкогематологических заболеваний и ассоциирована с прогрессией этого типа опухолей, следовательно, метилирование этого гена может служить маркером благоприятного прогноза.
В процессе развития опухоли повреждается огромное количество генов, ответственных как за общие регуляторные механизмы (основные пути регуляции клеточного цикла), так и специфичные, характерные для развития только конкретного морфологического типа. В «метилотип» входят как гены, вовлеченные в регуляцию клеточного цикла, так и гены, регулирующие процесс инвазии и метастазирования.
Выявление аномального метилирования генов, отвечающих за общие и частные пути регуляции жизнедеятельности злокачественной клетки, может показывать, как далеко зашел опухолевый процесс, насколько интенсивно идет рост опухоли и процесс метастазирования. Определение подобных генов позволит использовать профиль метилирования, в сочетании с другими молекулярно-генетическими данными, в качестве маркера как для ранней диагностики злокачественных процессов, так и для определения прогноза заболевания.
