В настоящее время широко известно, что рак – это болезнь приобретенных дефектов генов и их функций. В статье, опубликованной в научном журнале Science, и авторами которой являются Эндрю Файнберг (Andrew Feinberg), сотрудник Онкологического центра Джона Хопкинса Киммела (Johns Hopkins Kimmel Cancer Center) и Института фундаментальных биомедицинских наук (Institute for Basic Biomedical Sciences – IBBS), и Андре Левченко из Йельской школы инженерии и прикладных наук (Yale School of Engineering and Applied Science), изучаются новые количественные подходы к лучшему определению и измерению этих дефектов в функционировании генов, известных как эпигенетика, и их взаимодействия с генетическим ландшафтом рака.
Эпигенетика и ее способность включать и выключать гены посредством химических изменений в областях генов и способа упаковки ДНК внутри клеточного ядра является ключевой особенностью многих биологических процессов, таких как развитие эмбриона. При развитии рака, объясняет Файнберг, эпигенетические изменения способствуют фенотипической пластичности, продолжающемуся изменению поведения опухолевых клеток, что помогает раку проникать в окружающие ткани, метастазировать в другие органы и уклоняться от естественной защиты, такой как иммунный ответ, а также от химиотерапии. При раке эта пластичность предвещает способность злокачественной клетки изменять свое состояние, вторгаться в другие клетки и ткани по всему телу и поддерживать выживание.
Математика предоставляет мощные инструменты для связи фенотипической пластичности при раке с эпигенетическими изменениями, которые его вызывают. В частности, измерение энтропии (неопределенности информации) теперь можно применить к эпигенетике. По мере развития рака эпигенетическая информация, контролирующая поведение клеток, разрушается, и мы можем определить места в эпигеноме, где это происходит, и гены, которые управляют этой повышенной энтропией, говорит Файнберг.
«Новые методы количественного анализа эпигенетического ландшафта рака предоставляют инструменты для понимания связей между генетикой и другими факторами развития и роста рака, а также связи с эпигенетическими регуляторными сетями, которые опосредуют этот ландшафт», — добавляет Файнберг, заслуженный профессор медицины в Медицинской школе Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University School of Medicine), Инженерной школе Уайтинга (Whiting School of Engineering) и Школе общественного здравоохранения Блумберга (Bloomberg School of Public Health).
В данной статье сообщается, что новые технологии, объединяющие биологию рака и математику, могут позволить отличить раковые клетки от нормальных клеток, а также количественно оценить и измерить эпигенетическую модуляцию состояний клеток и то, как она влияет на поведение клеток.
«Если мы поймем эти процессы, мы сможем идентифицировать химические изменения, которые происходят только в раковых клетках, чтобы лучше и раньше диагностировать рак и предсказывать его поведение, чтобы мы могли вмешиваться с помощью более целенаправленных методов лечения», — подчеркивает Файнберг, директор эпигенетического центра IBBS. «Эти количественные подходы должны быть частью лечения. Без них мы не сможем понять рак».
Авторы другого исследования утверждают, что физические упражнения омолаживают стареющие мышцы.
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];
