Исследователи разработали генетический инструмент на мышах, чтобы ускорить открытие новых генов, участвующих в развитии рака. Система ?? называется PiggyBac ?? команда уже использовала для выявления новых генов-кандидатов, вызывающих рак.
Эта новая разработка системы PiggyBac делает ее мощным дополнением к арсеналу генетических методов, доступных исследователям для выявления генетических причин рака. Он дополнит достижения в области геномики и генетики рака, обеспечив биологическую валидацию человеческих мутаций, выявленных с помощью секвенирования генома рака.
Процесс PiggyBac включает в себя доставку грузов с генетическим материалом ?? называется транспозонами ?? вокруг генома с помощью механизма, известного как транспозаза. Команда включила систему PiggyBac в геном мыши, где транспозоны могут переходить от гена к гену, от хромосомы к хромосоме, нарушая или изменяя активность генов, на которые они попадают.
"Отнюдь не разрушительный, этот процесс расширяет возможности наших поисков генов, лежащих в основе рака," – говорит профессор Аллан Брэдли из Института Сэнгера Wellcome Trust и старший автор статьи. "Некоторые гены, будучи нарушены, подталкивают клетки к развитию опухоли. Когда мы смотрим на опухоли, которые развиваются у наших мышей, мы можем искать молекулярные отпечатки транспозонов в геноме; это позволяет нам идентифицировать нарушенные гены, которые являются причиной. Но что особенного в этой новой модели, так это ее адаптивность ?? с PiggyBac мы можем смотреть на определенные органы, мы можем включать и выключать гены, мы можем искать гены рака по всему геному.
"Это организмная версия исследования полного генома."
Команда искала новые гены рака в 63 случаях рака крови мышей. Система открыла новые двери в геноме: когда исследователи изучили 72 различных места, в которых их транспозон вошел в геном, они обнаружили, что две пятых этих генетических сайтов никогда ранее не обнаруживались.
"Новые гены, которые мы уже идентифицировали с помощью PiggyBac, открывают новые захватывающие возможности для будущих исследований," – говорит д-р Роланд Рад из Института Сэнгера Wellcome Trust и первый автор статьи. "Например, мы обнаружили, что один из генов, названный Spic, был нарушен в девяти различных опухолях миелоидной лейкемии у наших мышей. Событие с такой частотой заслуживает изучения при раке человека, и, когда мы принимаем во внимание недавние исследования, которые показали, что этот ген играет роль в развитии лейкоцитов, мы можем быть еще более оптимистичными в отношении потенциала этого открытия."
Другие идентифицированные гены включают Hdac7, который, как известно, участвует в создании лейкоцитов в тимусе, но на сегодняшний день не изучен в контексте рака крови; и Bcl9, ген, человеческий эквивалент которого, как считается, участвует в лейкемии.
Теперь исследователи могут подробно изучить генетические эквиваленты в геноме человека и спросить, какую роль играют их новые гены. Одна из проблем генетики рака заключается в том, что геномы раковых клеток могут быть разрушены сотнями или даже тысячами мутаций. Наблюдая за раковыми опухолями, смоделированными мышью, команды могут начать понимать: на биологическом уровне ?? что среди тысяч присутствующих мутаций является причиной.
До появления транспозонов исследователи часто использовали другие методы, такие как вирусы, чтобы вызывать мутации и создавать опухоли. Хотя им удалось выявить генетических виновников рака крови и груди, они не были эффективны при других типах рака.
Только в последние годы исследователи смогли активировать транспозоны для мутации геномов высших организмов, таких как мыши ?? начиная с модели под названием “Спящая красавица”. PiggyBac имеет много преимуществ перед «Спящей красавицей» и значительно расширяет инструментарий, доступный исследователям. Но две системы также могут дополнять друг друга.
"У этих транспозонов есть особые предпочтения, особые способы работы," говорит доктор Пентао Лю, из Wellcome Trust Sanger Institute и автор статьи. "В то время как транспозоны “Спящей красавицы” наиболее комфортно входят в геном в соответствии с одним паттерном, PiggyBac следует другому. Так что, естественно, одна система найдет гены, которые другая может не обнаружить. Что действительно интересно, так это то, что мы смогли включить обе системы в наши линейки мышей, чтобы их можно было использовать вместе.
"Оптимизируя PiggyBac таким образом и делясь этими инструментами с исследователями по всему миру, мы можем надеяться сделать новые открытия в исследованиях рака."
Команда разработала три типа транспозонов, которые можно перемещать по геному для достижения различных эффектов. Кто-то найдет гены, участвующие в раке крови, кто-то – в солидных опухолях, а кто-то может найти гены в обоих. Они также разработали новые методы, которые позволяют исследователям активировать транспозон только в конкретном органе, который они изучают ?? будь то легкое, печень, поджелудочная железа или любая другая ткань мыши.
Теперь, когда модель PiggyBac работает над идентификацией генов, команда расширит свой охват ?? поиск дополнительных генов, лежащих в основе целого ряда видов рака в различных органах мыши.