Ученые МГУ установили, как раковые опухоли воздействуют на соседние ткани

Комплексную оценку воздействия злокачественных опухолей на прилегающие к ним ткани провела первой в научном мире международная исследовательская группа, участие в которой приняли специалисты факультета фундаментальной медицины МГУ, 19 января сообщает пресс-служба университета.

Ткани, прилегающие к опухоли, обычно используются в онкологии для анализа новообразований как контрольные образцы, но до настоящего времени никто не проверял корректность их использования в таких целях.

В своем исследовании ученые доказали, что при визуальной «нормальности» прилегающих к опухоли тканей это соседство сказывается на них определенным образом. Они установили, что в этих тканях происходит целый ряд молекулярных изменений на уровне экспрессии генов, что удалось выявить при сравнении их с образцами здоровых тканей.

Полученные в исследовании результаты требуют корректировки существующих методов анализа опухолей и выбора контрольных образцов при проведении онкологических исследований. Они важны и для фундаментальной науки, и для прикладных задач, особенно для разработки стратегий персонализированной медицины.

Результаты проведенного исследования были представлены в статье «Масштабная оценка плюсов и минусов тканей, полученных при аутопсии или сопоставимых с опухолью, как норм для анализа экспрессии генов при раковых заболеваниях», опубликованной в Computational and Structural Biotechnology Journal.

В опухолевых клетках, в отличие от здоровых, происходит нарушение регуляции экспрессии генов, которое вызывается огромным количеством различных изменений в работе молекулярных механизмов геномного контроля, что служит предметом многочисленных исследований ученых.

Сравнение экспрессии генов в опухолевых и здоровых клетках помогает выявить характерные для патологического процесса нарушения, что нашло широкое применение и при изучении онкологических заболеваний, и в повседневной медицинской практике. С этой целью используются такие современные подходы, как транскриптомный анализ (анализ всех типов РНК) и протеомный анализ (изучение экспрессии генов на уровне белка).

Доцент факультета фундаментальной медицины МГУ к. м. н. Нуршат Гайфуллин пояснил:

«Чем больше мы узнаем о различиях в регуляции молекулярных процессов в здоровых и опухолевых клетках, тем совершеннее становятся стратегии диагностики и терапии онкологических заболеваний. Уже сегодня эти данные успешно используются в персонализированной медицине для выбора схемы лечения. Однако, чтобы быть уверенными, что молекулярные нарушения связаны именно с патологическим процессом, необходимо, чтобы контрольные образцы не давали „ложных показаний“».

Именно эту задачу решали ученые в данном исследовании, обозначив проблемы современных подходов к ней и пути ее решения.

В настоящее время для оценки экспрессии генов в онкологических исследованиях используются два типа контроля — сравнение со здоровыми тканями или же со структурно нормальными тканями, прилегающими к опухоли. Из-за того что во втором случае образцы можно получить одновременно при биопсии опухоли, этот вариант применяется наиболее часто. Особенно если учесть, что доступ к здоровым человеческим тканям возможен только после аутопсии — посмертного вскрытия.

Однако насколько приемлемо их использование как контрольных, медицинской наукой выяснено не было, и это было специально отмечено исследователями в статье.

Специалисты факультета фундаментальной медицины МГУ совместно с коллегами стали первыми, оценившими, как опухоль воздействует на прилегающие к ней ткани, и продемонстрировавшими, что считать их нормальными по всем параметрам нельзя.

В своем исследовании они определили уровень экспрессии генов трех групп образцов: здоровых тканей, полученных при помощи аутопсии; нормальных структурно тканей, прилегающих к очагу опухоли, и тканей опухоли. Оказалось, что между двумя типами тканей, используемых в качестве контрольных образцов, существует целый ряд молекулярных различий.

Отличие прилегающих к опухоли ткани от здоровых заключалось в изменении ряда характеристик, определяющих активацию иммунных клеток, внутриклеточный транспорт, клеточное дыхание и реорганизацию внеклеточного матрикса.

Исследователи пришли к выводу, что в выявленных различиях виновато именно соседство с раковой опухолью, так как в новообразованиях и прилегающих к ним тканях существуют общие нарушения в регуляции молекулярных процессов. Чтобы убедиться в этом, ученым пришлось проанализировать более 5000 профилей генной экспрессии.

«Благодаря нашему исследованию масштаб воздействия опухолей на прилегающие ткани стал очевиден. Разумеется, этот феномен не может не сказываться на точности интерпретации данных генной экспрессии, которая очень важна для персонализированной медицины», — отметил Нуршат Гайфуллин.

Он уточнил, что исследователи выявили в прилегающих к опухоли тканях отклонения в работе 69 генов, которые особенно важны при выборе таргетной терапии.

Неправильная оценка функционирования этих генов может стать причиной ошибочного выбора стратегии лечения не менее 52 противоопухолевыми препаратами. Тогда как данные, полученные в ходе исследования, помогут избежать таких ошибок при выборе индивидуальной схемы лечения, когда при диагностике контрольными были взяты прилегающие к опухоли ткани.

Ученые также исследовали вопрос использования полученных при аутопсии (посмертного вскрытия) тканей как контрольных (здоровых). Они показали, что с течением времени после изъятия образца в нем накапливаются всё больше отклонений в работе молекулярных механизмов.

Оказалось, что уровень таких изменений зависит от типа ткани. В ходе экспериментов на животных исследователи выяснили, что уже через сутки после проведения аутопсии в тканях легкого происходят отклонения в экспрессии более 1000 генов.

Выявленное и изученное в данной работе явление снижения уровня экспрессии генов в образцах для анализа онкологии, кроме фундаментального теоретического значения, прямо касается актуальных задач медицинской практики. Разработанные исследователями методические рекомендации, позволяющие учитывать молекулярные изменения в контрольных образцах, сделают более точными интерпретации результатов транскриптомного анализа.