Согласно новому исследованию ученых, древняя ДНК «перекликается» с вирусами, которые инфицировали наших предков миллионы лет назад, и может помочь иммунной системе идентифицировать и уничтожать раковые клетки.
В новом исследовании, опубликованном в научном журнале Genome Research, рассматривались «эндогенные ретровирусы», фрагменты ДНК в геноме человека, оставленные вирусами, которые инфицировали наших предков.
Актуальность исследования
За миллионы лет наши предки были инфицированы бесчисленными вирусами, и их ДНК составляет больше нашего генома, чем человеческие гены. Примерно 8% человеческого генома состоит из ретровирусной ДНК, в то время как известные гены составляют всего 1-2%.
«Эта вирусная ДНК обычно находится в состоянии покоя, поскольку она либо не функционирует, либо наши тела эволюционировали для ее подавления», – объясняет руководитель группы Crick (Crick Group Leader) Джордж Кассиотис (George Kassiotis), который руководил исследованием. «Однако, когда клетка становится раковой, некоторые из этих механизмов подавления могут выйти из строя, и эта древняя вирусная ДНК может быть реактивирована. В этом исследовании мы искали вирусную ДНК, которая реактивируется раком и производит продукты, которые может видеть иммунная система. Мы надеемся, что если мы сможем обучить иммунную систему распознавать их, мы сможем избирательно воздействовать на раковые клетки».
Гены – это кусочки ДНК, которые содержат инструкции по выработке белков, которые выполняют важные функции в клетке или организме. Эти инструкции транскрибируются в молекулы «мессенджера» РНК до образования белков. Однако на этот процесс транскрипции может влиять ДНК вне гена, включая эндогенные ретровирусы.
Материалы и методы исследования
Чтобы изучить влияние эндогенных ретровирусов на транскрипцию, ученые исследовали образцы пациентов от 31 различного типа рака, используя технологию под названием «RNASeq», которая может считывать короткие случайные фрагменты РНК. Однако, поскольку каждое «чтение» доставляет только небольшую часть последовательности в неизвестном порядке, требуется до 50 миллионов «чтений» на образец, чтобы построить полную картину транскрипционной активности.
«Составление полного транскрипционного профиля является монументальной задачей. Это было похоже на попытку прочитать журнал, который был разбит на миллионы частей, когда вы даже не знаете, о чем должен был быть написан журнал или на каком языке. Все, что у вас есть, – это случайные фрагменты», – говорит Джордж.
Команда использовала данные секвенирования РНК из 768 выборок пациентов с почти 40 миллиардами операций чтения. Даже при использовании сложных алгоритмов настольный компьютер должен постоянно работать в течение 24 лет, чтобы объединить эти данные. Чтобы значительно ускорить процесс, исследователи обратились в специализированную команду Crick по научным вычислениям. Проведя анализ внутреннего кластера высокопроизводительных вычислений, результаты получили гораздо быстрее.
Результаты научного исследования
На основании полных данных транскрипции ученые разработали каталог из более чем 130 000 различных транскриптов РНК, продуцируемых эндогенными ретровирусами, более половины из которых ранее не были обнаружены. Из них было около 6000 транскриптов, которые были обнаружены в образцах рака, а не в здоровых тканях. Многие из них были специфическими для типа рака, причем большинство отдельных видов рака экспрессировали высокие уровни нескольких сотен транскриптов.
«Мы сосредоточились на специфических для меланомы транскриптах и применили алгоритм для прогнозирования, который может кодировать материал, видимый для иммунной системы», – объясняет Джордж. «Мы нашли 14 кандидатских транскриптов из 8 различных областей генома, которые могут продуцировать уникальные антигены рака. Вместе с командой Proteomics в лаборатории Крика и Николы Тернетт в Оксфорде мы проверили данные масс-спектрометрии, чтобы выяснить, какие из этих антигенов присутствовали в реальной жизни. Это сузило их до девяти уникальных пептидов, которые могут быть видны для иммунной системы. Мы надеемся, что этот подход мог бы стать основой будущей терапии рака, если мы сможем вакцинировать иммунную систему, чтобы распознавать и атаковать раковые клетки, представляющие эти пептиды».
Авторы другого исследования утверждают, что мембранный белок позволяет клеткам рака молочной железы выживать.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
