Ученые определили ключевые гены-драйверы онкологии
Сегодня науке известны онкогенные мутации в более чем 300 генах, и зачастую возникает необходимость ранжировать их, чтобы определить мишени для основного воздействия при лечении. Но в большинстве случаев мутации ранжируются по частоте встречаемости, что не обязательно соответствует их значимости в заболевании. Взять за основу силу мутаций предложили ученые МФТИ. С помощью биоинформатического анализа крупнейшей базы данных об онкогенных мутациях TCGA PanCanAtlas они разработали новый способ ранжировать гены-драйверы, запускающие болезнь.
Результаты исследования опубликованы в научном журнале PeerJ Life & Environment. Согласно господствующей сегодня точке зрения, рак инициируется и стимулируется мутациями в так называемых «драйверных» генах, в то время как мутации в «пассажирских» генах не оказывают никакого влияния и просто «путешествуют» вместе с драйверами в ходе соматической эволюции. Существует несколько подходов к выявлению мутаций-инициаторов рака и их ранжированию, основные из них — по частоте встречаемости, по эффекту на трехмерную структуру белка и по эффекту на взаимодействие белков. У этих способов есть свои плюсы и минусы.
Один из подходов заключается в использовании частоты мутаций среди пациентов с определенным видом рака, обычно с поправкой на частоту фоновых мутаций в гене. Этот способ действительно позволяет выявить наиболее распространенные мутации, но это не означает, что они способны самостоятельно вызвать рак. В то же время, мутация может быть редкой, но достаточной для инициации рака. Первый случай будет примером распространенного, но слабого драйвера, тогда как второй будет редким, но сильным драйвером. Таким образом, алгоритмы, основанные на частоте встречаемости мутаций, не могут надежно определять силу генов-драйверов.
Существует большая группа алгоритмов, которые нацелены на прогнозирование и ранжирование генов-драйверов в соответствии с влиянием мутаций на структуру и активность белков. Эти методы могут определить, нарушены ли структура и функция белка и в какой степени, однако они гораздо меньше подходят для определения роли конкретного белка в контексте других белков клетки и ее микроокружения. А именно это имеет решающее значение для определения того, будет ли он вызывать рак. Таким образом, степень влияния мутации на структуру белка не определяет того, является ли этот белок онкогенным.
Третий подход определяет влияние мутаций на взаимодействие белков, выявляя ключевые молекулы с наибольшим количеством взаимодействий с другими белками в клетке. Подразумевается, что мутации в таких белках будут иметь самые серьезные последствия для клетки. Обычно так и оказывается, но гораздо чаще это приводит к гибели клетки, чем к онкогенной трансформации. Таким образом, данный способ также не подходит для ранжирования мутаций по их силе.
«Ранее мы провели количественную оценку драйверных мутаций и обнаружили очень высокую вариабельность в числе мутаций даже среди пациентов с одним и тем же типом рака. Поэтому мы задались вопросом: в чем причина того, что у некоторых пациентов достаточно одной драйверной мутации, тогда как у других рак не развивается до тех пор, пока не накопятся десятки мутаций? Мы предположили, что основной причиной является их сила: один сильный драйвер может быть эквивалентен по своей опухоль-индуцирующей активности нескольким слабым.
Следовательно, статистически более вероятно, что сильные драйверы встречаются чаще у пациентов с малым количеством мутаций, ведь нескольких сильных драйверных мутаций достаточно, чтобы инициировать рак. И наоборот, слабые драйверы чаще встречаются у пациентов с большим числом драйверных мутаций, потому что слабых драйверов для инициации рака нужно много. На основе этого принципа мы разработали математические формулы, которые позволили нам создать биоинформатические алгоритмы для автоматического вычисления численного эквивалента силы любой драйверной мутации на основании ее распределения среди пациентов с разным числом драйверных мутаций», — рассказал ведущий автор исследования Алексей Беликов.
Ученые использовали формулы для Индекса силы драйвера (DSI) и Нормализованного индекса силы драйвера (NDSI). Они провели масштабный скрининг мутаций из крупнейшей базы данных TCGA PanCanAtlas и определили их силу. В ходе анализа данных ученые установили, что наиболее сильные драйверы зачастую принадлежат к нескольким известным семействам генов и составляют определенные сигнальные каскады, которые часто видоизменены в опухолях.
«Наше исследование показало, что предлагаемый способ ранжирования действительно выявляет в драйверных генах некую биологическую сущность, которая не выявляется традиционными способами, и мы полагаем, что эта сущность и есть истинная сила драйверной мутации. Таким образом, наш рейтинг можно использовать для выбора наиболее приоритетных мишеней для онкотерапии, а также выбора генов для более углубленного исследования уже с научной точки зрения. Приоритизированные гены и сигнальные пути, вероятно, вносят наибольший вклад в возникновение и прогрессирование рака и могут стать будущими терапевтическими мишенями», — подытожил Сергей Леонов, заведующий лабораторией разработки инновационных лекарственных средств и агробиотехнологий МФТИ, в которой было сформулировано и проведено исследование.
Telegram 
Дзен 
VK Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Ученые синтезировали три новых комплекса металла европия и нашли способ управлять яркостью их свечения (люминесценции). Подобные светящиеся соединения востребованы в биологии и медицине для визуализации тканей и отслеживания распределения лекарств по организму, а также в технике при разработке энергоэффективных дисплеев и светодиодов.
Физики Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Алферовского университета и ИТМО показали, как управлять свечением углеродных точек, помещая их на полупроводниковые нанопровода.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Плавящийся асфальт в США, многие тысячи погибших в Западной Европе, своеобразное лето в России — все это списывают на вредоносный феномен рекордного Эль-Ниньо. И конечно же, на него спихивают и ожидаемый рост цен на кофе и основные сельхозтовары. Правда, есть в этой картине и белые пятна: в прошлые Эль-Ниньо мировые урожаи росли. Что скорее всего случится в 2026 году и отчего роль этого события может быть куда больше, чем мы думаем?
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно