ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 5
1.1 Генетические основы канцерогенеза 5
1.2 Инвазия и метастазирование 8
1.2.1 Метастазирование и активация программы инвазии 8
1.2.2 Способы движения опухолевых клеток 10
1.2.3 Молекулярные механизмы клеточной миграции 14
1.2.4 Пластичность опухолевых клеток 16
1.2.5 Инвазия и микроокружение опухоли 17
1.3 Генетические аспекты инвазии и метастазирования 18
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 21
2.1 Материал исследования 21
2.2 Методы исследования 22
2.2.1 Выделение ДНК 22
2.2.2 Анализ качества и количества образцов ДНК 23
2.2.3 Подготовка ДНК-библиотек для полноэкзомного секвенирования 24
2.2.4 Секвенирование ДНК-библиотек 28
2.2.5 Биоинформатическая и статистическая обработка данных полноэкзомного
секвенирования 29
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ 30
3.1 Мутационный ландшафт опухолей с индивидуальной и коллективной инвазией 30
3.2 Сигнальные пути в опухолях с индивидуальной и коллективной инвазией 34
3.3 Генетические нарушения в опухолях с индивидуальной инвазией: вовлеченность в
движение опухолевых клеток 37
ВЫВОДЫ 42
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 43
Метастазирование является основной причиной смерти от онкологических заболеваний. Ежегодно от метастазов рака молочной железы (РМЖ) умирает примерно 500 тысяч больных (WHO). Несмотря на значительные успехи, достигнутые в понимании молекулярных процессов и основ метастазирования, этот процесс все еще остается по большей части неизученным (Lambert et al., 2017). Исследование метастатического
каскада, поиск новых молекулярных мишеней для дальнейшей разработки таргетных препаратов является приоритетной задачей молекулярной онкологии (Masoud & Pages, 2017).
Инвазия - это первый этап метастатического каскада, проявляющийся в миграции клеток опухоли из первичного очага в прилежащие ткани через базальную мембрану. Инвазия опухолевых клеток сопровождается разрушением внеклеточного матрикса. Выделяют два типа инвазивного роста злокачественно измененных клеток - коллективную и индивидуальную инвазию (Friedl et al., 2011).
Индивидуальная инвазия - процесс направленного движения одиночных или небольших групп опухолевых клеток (Krakhmal et al., 2015). Индивидуальная инвазия представляет наибольший интерес для изучения, так как является признаком агрессивного течения злокачественных новообразований и ассоциирована с высокой вероятностью лимфогенного и гематогенного метастазирования (Che et al., 2017).
Способ миграции зависит от микроокружения опухоли и, вероятно, от молекулярных перестроек в раковых клетках. Эпигенетические нарушения, регулирующие процесс метастазирования, описаны в литературе. Однако информация о генетических мутациях, вовлеченных в процесс миграции опухолевых клеток, практически отсутствует. Вероятно, это связано с отсутствием эффективной модели in vivo для изучения механизмов опухолевой инвазии. Тем не менее, с развитием технологий массивного параллельного секвенирования изучение генетического ландшафта опухолей и его роли в инвазивном росте вышло на новый уровень. Уже проведен сравнительный анализ экзома опухолевых клеток из первичного очага, циркулирующих в крови опухолевых клеток, а так же отдаленных метастазов (Kroigard et al., 2018). Данное исследование было направлено на анализ генетических нарушений, которые опухолевые клетки приобретают при развертывании программы метастатического каскада. Однако в литературе отсутствует информация о генетических особенностях опухолей, демонстрирующих разные типы инвазивного роста. Анализ генома (экзома) опухолевых клеток, двигающихся индивидуально или коллективно, позволит идентифицировать генетические нарушения, связанные с агрессивной индивидуальной инвазией, и потенциальные молекулы-мишени, воздействуя на которые, можно будет предотвратить метастазирование опухоли.
Цель исследования: поиск генетических нарушений, ассоциированных с
индивидуальным вариантом инвазивного роста опухолей молочной железы.
Задачи исследования:
1. Провести сравнительный анализ мутационного ландшафта опухолей с
индивидуальным и коллективным вариантами инвазивного роста.
2. Оценить выраженность сигнальных путей, вовлеченных в движение клеток, в опухолях с индивидуальным и коллективным вариантами инвазивного роста.
3. Найти генетические нарушения, уникальные для индивидуального варианта инвазивного роста и оценить их потенциальный вклад в движение опухолевых клеток.
Автор выражает благодарность сотрудникам НИИ онкологии Томского НИМЦ за помощь в выполнении данной работы и за предоставленный исследуемый материал.
1. Опухоли молочной железы с индивидуальным и коллективным вариантами
инвазивного роста значимо не отличаются (р = 0,67) числом генетических
нарушений; не было найдено генов-драйверов канцерогенеза, характерных для индивидуальной или коллективной инвазии.
2. Опухоли молочной железы с коллективным и индивидуальным вариантами инвазивного роста демонстрируют нарушения в генах, вовлеченных в сигнальные пути клеточной миграции, а именно в путь фокальной адгезии и в путь регуляции актинового цитоскелета; спектр таких генов различался между исследуемыми типами опухолей.
3. Опухоли молочной железы с индивидуальным вариантом инвазивного роста характеризуются уникальными нарушениями в генах, вовлеченных в регуляцию процессинга малых ядерных РНК (INTS6), в регуляцию активности Rho ГТФаз (ARHGAP39, ARHGAP35, ARHGAP45, ARHGAP5) и в генах, кодирующих адаптерные белки SHC (SHC1, SHC2, SHC4).
