Роль микроРНК в механизмах регуляции развития и ранней диагностике онкогенеза человека

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 20-14-00074

НазваниеРоль микроРНК в механизмах регуляции развития и ранней диагностике онкогенеза человека

Руководитель Демаков Сергей Анатольевич, Доктор биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт молекулярной и клеточной биологии Сибирского отделения Российской академии наук , Новосибирская обл

Конкурс №45 - Конкурс 2020 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-210 - Молекулярная генетика

Ключевые слова микроРНК, клеточная дифференцировка, онкогенез, малигнизация клеток, Notch сигнальный путь, направленное редактирование генома,CRISPR/Cas9 система

Код ГРНТИ34.15.23

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
В основе развития и функционирования многоклеточных организмов лежат такие фундаментальные процессы как деление и дифференцировка клеток, которые являются эволюционно-консервативными и контролируются близкими по составу и функциям наборами генов. Продукты, кодируемые такими генами, образуют сигнальные пути или каскады, которые, пересекаясь, формируют сложнейшие регуляторные системы. В настоящее время известно, что одним из важнейших компонентов таких регуляторных систем является микроРНК (миРНК) - класс некодирующих РНК, которые на посттранскрипционном уровне осуществляют регуляцию экспрессии многих генов. Нарушение экспрессии миРНК ведет к различным патологическим состояниям и онкологическим заболеваниям человека. Одной из наиболее удобных модельных систем для изучения механизмов регуляции и действия миРНК и их связи с онкогенезом является дрозофила. В основе этого лежит высокая степень гомологии и консерватизм компонентов сигнальных путей. В связи с этим особую актуальность приобретают исследования, ведущиеся в двух направлениях: с одной стороны - изучение фундаментальных механизмов регуляции генов сигнальных путей и их связь с экспрессией миРНК на модели дрозофилы, а с другой - выяснение роли миРНК в регуляции клеточной дифференцировки в норме и при патологиях у человека. Таким образом, основные задачи проекта направлены на выяснение особенностей регуляции одного из важнейших генов сигнального каскада дрозофилы (гена Notch) и его связь с миРНК, а также на изучение динамики миРНК человека, вовлеченных в развитие онкологических процессов, для определения степени злокачественности опухоли и прогнозирования развития патологии. Ген Notch является одним из ключевых факторов в регуляции клеточной дифференцировки и деления у многоклеточных организмов, от червей и насекомых до млекопитающих, включая человека. Мутации этого гена приводят к многочисленным дефектам в развитии организмов, а у людей нарушения, связанные с генами Notch-каскада, часто вызывают серьезные заболевания. Многочисленные исследования последних лет главным образом были направлены на выяснение молекулярных механизмов плейотропности Notch, взаимодействия с генами, модулирующими его активность. Но практически ничего не известно о регуляции экспрессии самого гена. Недавно для дрозофилы было показано, что ген Notch регулирует активность миРНК bantam, участвуя, таким образом, в контроле клеточного деления и поддержании статуса стволовых клеток нервной ткани (нейробластов), в особенности по отношению к формирующим опухоли раковым стволовым клеткам. А bantam, в свою очередь, за счет негативной регуляции ингибитора гена Notch, регулирует его активность. Таким образом, дрозофила дает возможность исследовать фундаментальные механизмы регуляции гена сигнального каскада Notch и его связь с миРНК. Для этого мы используем комбинацию оригинальных подходов, основанных на применении высокоразрешающих методов цитологического картирования и новых эффективных систем направленного редактирования генома, прежде всего, таких как CRISPR/Cas9, в сочетании с сайт- специфичными системами рекомбинации и интеграции. Это позволит впервые изучить регуляцию активности этих генов в их эндогенном (естественном) генетическом окружении, что является важным шагом для более точного понимания механизмов связи миРНК и генов сигнальных путей дрозофилы. Учитывая высокий функциональный консерватизм рецептора Notch, можно ожидать, что данные, полученные на модели дрозофилы, в последующем позволят более детально разобраться в механизмах регуляции генов Notch и миРНК у более сложно организованных организмов, включая человека. Вступая в эпоху персонализированной медицины, решения по ведению больного должны все больше опираться на результаты молекулярного анализа. Помимо анализа генеративных и соматических мутаций, дополнительные эпигенетические и генетические маркеры, такие как метилирование ДНК, экспрессия генов и миРНК, могут обеспечить жизненно важную клиническую информацию. В настоящее время уже не вызывает сомнений, что миРНК играют важную роль в развитии большинства онкологических заболеваний человека. Каждый тип опухоли имеет специфический профиль миРНК, который отличает ее от нормальных тканей и других типов рака. Многие виды рака могут быть классифицированы в прогностические группы на основании этих профилей. На данный момент проведено уже много работ, связанных с изучением экспрессии миРНК в опухолях разного происхождения у человека, однако данных об изменении профилей экспрессии в опухолях одного типа, различающихся степенью злокачественности (агрессивности), собрано пока недостаточно. В связи с этим крайне актуальным является данное направление проекта, связанное с выявлением нарушения регуляции экспрессии миРНК при развитии различных онкологических заболеваний. Для этого мы планируем исследовать профили экспрессии миРНК в опухолях разной степени злокачественности и в различных тканях. Сотрудничество с несколькими крупными институтами и клиниками даст нам возможность сформировать нужные выборки, а использование современных молекулярно-генетических методов позволит выделять и анализировать миРНК с высокой степенью надежности. Изучение миРНК человека, вовлеченных в развитие онкологических процессов, позволит решать диагностические задачи, в том числе определение степени злокачественности и прогнозирования развития патологии.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Веряскина Ю.А.,Титов С.Е.,Ковынев И.Б.,Поспелова Т.И., Жимулёв И.Ф. The miRNA Profile in Non-Hodgkin’s Lymphoma Patients with Secondary Myelodysplasia Cells, 2020, 9(10), 2318 (год публикации - 2020)
10.3390/cells9102318

2. Веряскина Ю.А., Титов С.Е., Кометова В.В., Родионов В.В., Жимулёв И.Ф. Intratumoral Heterogeneity of Expression of 16 miRNA in Luminal Cancer of the Mammary Gland Non-Coding RNA, 2020, 6(2), 16 (год публикации - 2020)
10.3390/ncrna6020016

3. Ковынев И.Б., Титов С.Е., Рузанкин П.С., Агакишиев М.М., Веряскина Ю.А., Неделько В.М., Поспелова Т.И., Жимулёв И.Ф. Profiling 25 bone marrow microRNAs in acute leukemias and secondary nonleukemic hematopoietic conditions Biomedicines (год публикации - 2020)

4. Титов С.Е., Полоз Т.Л., Веряскина Ю.А., Анищенко В.В. Cytological and molecular diagnosis of Hürthle cell thyroid tumors: Analysis of three cases Molecular and Clinical Oncology, 15(1): 149 (год публикации - 2021)
10.3892/mco.2021.2311

5. Титов С.Е., Козорезова Е.С., Деменков П.С., Веряскина Ю.А., Кузнецова И.В., Воробьев С.Л., Черников Р.А., Слепцов И.В., Тимофеева Н.И., Иванов М.К. Preoperative Typing of Thyroid and Parathyroid Tumors with a Combined Molecular Classifier Cancers (Basel), 13(2): 237. (год публикации - 2021)
10.3390/cancers13020237

6. Иванов М.К., Титов С.Е., Дзюбенко В.В., Глушков С.А., Красильников С.Е., Мансурова А.С., Малек А.В., Берлев И.В., Присяжная Т.С., Кулешова С.В., Ходкевич А.А., Ланцухай Ю.А., Димитриади Т.А., Аглетдинов Э.Ф. Detection of Cervical Lesions and Cancer in Air-Dried Cytologic Smears by Combined Analysis of mRNA and miRNA Expression Levels The Journal of Molecular Diagnostics, 2021, 23, 5, P541-554. (год публикации - 2021)
10.1016/j.jmoldx.2021.01.016

7. Андреенков О.В., Волкова Е.И., Андреенкова Н.Г., Демаков С.А. Using the CRISPR/Cas9 system for dissection of functional sites of the Notch gene in Drosophila melanogaster. In: "Notch Signaling Research" (Jia D Ed.) Methods in Molecular Biology 2472: 1-14, 2022. Humana, New York, NY Notch Signaling Research (Jia D Ed.) Methods in Molecular Biology Humana Press, New York, NY, 2472: 1-14 (год публикации - 2022)
10.1007/978-1-0716-2201-8

8. Волкова Е.И., Дорогова Н.В., Андреенков О.В., Тихомиров С.А., Демаков С.А. New mutations in the 5′ region of the Notch gene affect Drosophila melanogaster oogenesis Journal of Developmental Biology, 32,10,3, 1-10 (год публикации - 2022)
10.3390/jdb10030032

9. Веряскина Ю.А., Титов С.Е., Жимулёв И.Ф. Reference Genes for qPCR-Based miRNA Expression Profiling in 14 Human Tissues Medical Principles and Practice, 31(4):322-332. (год публикации - 2022)
10.1159/000524283

10. Веряскина Ю.А., Титов С.Е., Иванов М.К., Рузанкин П.С., Тарасенко А.С., Шевченко С.П., Ковынев И.Б., Ступак Е.В., Поспелова Т.И., Жимулёв И.Ф. Selection of reference genes for quantitative analysis of microRNA expression in three different types of cancer PlosOne, 17(2): e0254304 (год публикации - 2022)
10.1371/journal.pone.0254304

11. Титов С.Е., Лукьянов С.А., Козорезова Е.С., Деменков П.С., Сергийко С.В., Веряскина Ю.А., Воробьев С.Л., Слепцов И.В., Гостимский А.В Валидация дооперационной диагностики злокачественных опухолей щитовидной железы с помощью молекулярного классификатора Вопросы онкологии, Том 68, № 6 (год публикации - 2022)
10.37469/0507-3758-2022-68-6-741-751

Публикации