Назад
Оказывается, длинные участки ДНК в геноме человека, которые обычно называют "мусорной ДНК" или "темной ДНК", могут выполнять важную работу. Исследователи Ontario Institute for Cancer Research (OICR) недавно опубликовали результаты своих исследований о длинных отрезках мусорной ДНК, которые могут играть определенную роль в развитии рака.
Это та область, в которой геномика делает персонализированную медицину реальной. Исследователи OICR опубликовали свои результаты в журнале "Molecular Cell" под заголовком "Мутации драйвера рака в дистальных регуляторных элементах и сетях взаимодействия хроматина большого радиуса действия". В статье отмечается, что ученые "открыли новые области некодирующей ДНК, которые при внесении изменений могут привести к росту и прогрессированию рака", - говорится в новостном выпуске журнала OICR.
98% генома человека неважны?
До недавнего времени только около 2% генома человека считалось важным. Исследователи были наиболее заинтересованы в той части ДНК, которая производит белки, известной как область кодирования или CDS (последовательность кодирования). Остальная часть генома, 98%, считалась "мусорной" ДНК. Исследователи OICR обнаружили, что эта ДНК может не быть мусорной, а играть решающую роль в предотвращении рака.
В исследование OICR были включены образцы более чем 1800 пациентов с различными типами рака. Исследователи изучили более 100 000 участков генома каждого пациента и изучили закономерности мутаций внутри больших, некодирующих участков ДНК. Было обнаружено, что эти некодирующие участки могут контролировать, как и когда активируются определенные гены.
"Предположительно одна из 30 обнаруженных ключевых областей играет важную роль в регулировании известного противоопухолевого гена в раковых клетках, несмотря на то, что она находится на расстоянии более 250 000 базовых пар от гена в геноме", - говорится в пресс-релизе.
Исследование ДНК новыми методами приносит открытия
В течение всего лишь последних нескольких лет исследователи начали рассматривать архитектуру ДНК, и начали изучать ее как трехмерную (3D) структуру. Они узнали, что причудливый путь, по которому ДНК плотно упаковывается в ядро клетки, служит важной цели. Структура ДНК позволяет участкам некодирующей ДНК находиться в непосредственной близости от других участков, как в случае с антиопухолевым геном.
Это открытие выявило закономерности, которые не были очевидны при исследовании ДНК, как если бы она была растянута по плоской линии. До того, как ученые рассматривали ДНК в трех измерениях, им удавалось идентифицировать только определенные мутации, такие как BRCA, которые встречаются редко, но указывают на повышенный риск развития рака.
Рассматривая ДНК в целом, включая некодирующие части, исследователи смогли выявить специфические полиморфизмы одиночных нуклеотидов (SNPs), которые в определенных позициях могут влиять на риск развития рака у человека.
Другое исследование, проведенное в Англии ученым из британской компании Cancer Research UK и опубликованное в Британском онкологическом журнале (BJC) под названием "Nongenic Cancer-Risk SNPs Affect Oncogenes, Tumour-Suppressor Genes, and Immune Function", пришло к похожим выводам. Авторы этого исследования пишут, что "SNPs с раковым риском связаны с уровнями экспрессии онкогенов [генов, способных вызывать рак] и генов-супрессоров опухолей с гораздо большей скоростью, чем ожидалось". Это свидетельствует не только о важности мутаций в этих генах рака, но и о том, что генетический контроль этих генов играет важную роль".
CRISPR и искусственный интеллект (ИИ) принесут новые открытия.
Все эти генетические открытия пока далеки от того, чтобы быть полезными в диагностике и лечении, однако исследователи используют существующие технологии секвенирования генов, такие как CRISPR, наряду с искусственным интеллектом (ИИ) для ускорения развития.
Исследователи OICR использовали CRISPR-Cas9 для редактирования генома, чтобы исследовать выявленную ими область ДНК, способствующую развитию рака. А исследователи, опубликовавшие работу в BJC, планируют разработать на основе своей работы модели ИИ, которые позволят лучше прогнозировать риск развития рака.
"То, что мы нашли, удивило нас как никогда. Наши результаты показывают, что небольшие генетические вариации работают совместно, чтобы тонко изменить активность онкогенов. Мы надеемся, что такой подход когда-нибудь сможет спасти жизни людей, помогая выявлять людей, подверженных риску заболевания раком, а также другие сложные заболевания", - сказал Джон Квакенбуш (John Quackenbush), ведущий автор исследования.
Клиническая диагностика может находиться на пороге изменений, вызванных в значительной степени открытиями, сделанными в геномике. Новые биомаркеры рака, полученные в результате этих исследований, станут новыми стандартами в клинической лабораторной диагностике.
