RUS    |    ENG

Миссия Биомедицинского центра – служение идеалам науки, установление истины, открытие новых законов природы, облегчение страданий и улучшение жизни людей путем внедрения в практику достижений науки и высоких технологий.

Исследования в области Эволюционной Онкологии

С первых дней создания Биомедицинского центра тема эволюционной онкологии была одной из важнейших тем, разрабатываемой А.П. Козловым и его сотрудниками. Данное направление работы возникло задолго до создания центра, и начало ему положили теоретические работы А.П. Козлова, в которых была сформулирована гипотеза об эволюционной значимости опухолей [1,2]. Суть данной гипотезы состоит в следующем: в опухолях возможна активация эволюционно новых и/или спящих генов. Начиная с 1980-х годов, мы работали над экспериментальным доказательством этого предсказания. В ходе данной работы методами молекулярной гибридизации было показано, что в опухолях млекопитающих экспрессируются последовательности, не экспрессирующиеся ни в одной экспериментально доступной нормальной ткани [3]. Однако методическая база того времени не позволяла одновременно изучать эволюционную и опухолевую специфичность. Только после появления в 1990-х годах методов современной компьютерной геномики мы получили инструмент, позволявший одновременно изучать оба направления. Переломной датой в данной работе можно назвать 2001 год, когда совместно с московскими коллегами была опубликована статья о поиске нуклеотидных опухолеспецифических последовательностей человека с помощью подхода, получившего название глобальный компьютерный дифференциальный дисплей (КДД). Для его осуществления была создана специальная программа HSAnalyst [4]. Использование КДД позволило отобрать из базы транскрибирующихся последовательностей UNIGENE около 200 кластеров (нуклеотидных последовательностей), которые на 90 и более процентов состояли из EST опухолевых клонотек.

На следующем этапе необходимо было экспериментально проверить специфичность опухолевой экспрессии последовательностей, выявленных с помощью глобального КДД. Для этой цели мы использовали панели кДНК из опухолевых и нормальных тканей (Clontech Multiple Tissue cDNA (MTCTM ) Panels). Использовалась также РНК, полученная в нашей лаборатории из опухолевого материала. Всего в наших экспериментах были представлены кДНК из опухолей 19 локализаций и 27 нормальных тканей человека, включая 8 эмбриональных. Опухолевую специфичность последовательностей проверяли с помощью ПЦР на данных панелях с праймерами, специфичными к определенной последовательности. Всего нами было изучено экспериментально 56 последовательностей из двухсот. Для 9 из них была подтверждена специфичность опухолевой экспрессии [5, 6]. Для последовательностей, специфичность которых была подтверждена экспериментально, характерен широкий круг опухолей, в которых они экспрессируются. Так, одна из последовательностей экспрессировалась в 46 образцах опухолей из изученных 56 и ни в одной из 27 изученных нормальных тканей. Одна из белковых последовательностей, специфичность которой была доказана экспериментально, оказалась перспективным иммуногеном для создания противоопухолевой вакцины [6]. Большинство же из экспериментально подтвержденных опухолеспецифических последовательностей являются некодирующими РНК. Изучение экспрессии и структуры одной из таких некодирующих РНК позволило предположить, что мы имеем дело с еще не описанной миРНК человека [7]. В настоящее время проводится экспериментальная проверка этого предположения.

Для 9 последовательностей, опухолевая специфичность экспрессии которых была подтверждена экспериментально, мы предприняли изучение их эволюционной новизны. С использованием молекулярно-биологических методов, методов сравнительной геномики и анализа эволюционной консервативности последовательностей нам удалось показать, что шесть из этих девяти последовательностей являются эволюционно новыми: две из них возникают у человека, одна – у приматов, а другие три имеют ортологов только у млекопитающих и эволюционируют нейтрально, о чем свидетельствуют скорость нуклеотидных замен и отсутствие консервативных фрагментов и консервативных участков вторичной структуры в их составе [8, 9].

Помимо уже описанного выше подхода, в своей работе мы использовали также и комплементарный подход: изучали опухолеспецифичность гена, который является эволюционно новым. В этой связи наше внимание привлекла статья Michele Clamp и соавторов, посвященная сравнительно-геномному анализу белок-кодирующих генов человека [10]. В статье был приведен список из 12 генов человека, кодирующих экспериментально обнаруженные белки, не имеющие ортологов в геномах мыши и собаки. Таким образом, эти гены могут рассматриваться как эволюционно новые и должны экспрессироваться в различных опухолях. Одним из генов, описанных в статье, был ген PBOV1 (Prostate and breast cancer overexpressed 1). Изучив паттерн экспрессии гена PBOV1 в различных опухолевых и нормальных тканях человека, мы показали он экспрессируется во множестве опухолей различных локализаций, но не в нормальных тканях [11].

Таким образом, нетривиальное предсказание нашей концепции об активации экспрессии эволюционно новых и/или спящих последовательностей в опухолях получило экспериментальное подтверждение в наших работах.

Список литературы:

  1. Kozlov A.P. Evolution of living organisms as a multilevel process// J Theor Biol.-1979.-Nov 7.-V. 81.- №1.- P. 1-17.
  2. Kozlov A.P. Gene competition and the possible evolutionary role of tumours// Med Hypotheses.-1996.- Feb.-V. 46.- №.2.- P. 81-84.
  3. Евтушенко В.И., Хансон К.П., Барабицкая О.В., Емельянов А.В., Решетников В.Л., Козлов А.П. Определение верхнего предела величины экспрессии генома крысы. // Молекулярная биология.-1989.- т.23, №3.- стр.663 – 675.
  4. Baranova A.V, Lobashev A.V., Ivanov D.V. et al. In silico screening for tumour-specific expressed sequences in human genome// FEBS Lett.-2001. - Nov. 9.-V. 508.-№ 1.-P.143-148.
  5. Krukovskaya L.L., Baranova A., Tyezelova T., Polev D. and Kozlov A.P. Experimental study of human expressed sequences newly identified in silico as tumor specific. // Tumor Biology. – 2005. – V.26. – P.17 -24.
  6. Palena C., Polev D.E., Tsang K.Y., Fernando R.I., Litzinger M., Krukovskaya L., Baranova A.V., Kozlov A.P. and Schlom J. The human T-box mesodermal transcription factor Brachyury is a candidate target for T-cell – mediated cancer immunotherapy.// Clin. Cancer Res. – 2007. – V.13, No.8. – P. 2471 – 2478.
  7. Полев Д.Е, Носова Ю.К., Круковская Л.Л., Баранова А.В., Козлов А.П. Экспрессия транскриптов, соответствующих кластеру Hs.633957, в тканях и опухолях человека. // Молекулярная биология.-2009.- т.43, №1.- стр.1-6.
  8. Kozlov A.P., Galachyants Y.P., Dukhovlinov I.V., Samusik N.A., Baranova A.V., Polev D.E. and Krukovskaya L.L. Evolutionarily new sequences expressed in tumors. // Infectious Disease and Cancer. – 2006. – V.1, No.8. –doi: 10.1186/1750 – 9378 – 1 – 8.
  9. Самусик Н.А., Галачьянц Ю.П., Козлов А.П. Анализ эволюционной новизны последовательностей, экспрессирующихся в опухолях.// Экологическая генетика.- 2009.-Т.VII.-№2.-Стр.26-37.
  10. Clamp M., Fry B., Kamal M. et al. Distinguishing protein-coding and noncoding genes in the human genome.// Proc Natl Acad Sci U S A. - 2007.- Dec 4.- 104(49).- P. 19428-19433.
  11. Круковская Л.Л, Самусик Н.Д., Шилов Е.С., Полев Д.Е., Козлов А.П. Опухолеспецифическая экспрессия эволюционно нового гена PBOV1.// Вопросы онкологии. – 2010.- т.56, №3.- стр.327-32.
 
(с) 2003-2010 «Биомедицинский центр»
Полное или частичное копирование материалов
запрещено.

194044 г. Санкт-Петербург, ул. Выборгская д. 8
Тел: +7(812)499-16-79,
E-mail: