Інноваційний аналіз допоможе онкологічним хворим

Виявлення епігенетичних маркерів у ракових клітинах зробить лікування більш ефективним.

Протягом багатьох років вчені знали, що онкологічні захворювання можуть бути викликані генетичними мутаціями, але нещодавно вдалося виявити, що і хімічні модифікації генів також можуть сприяти виникненню раку. Ці зміни, відомі як епігенетичні модифікації, контролюють роботу гена - вони здатні буквально «вмикати» і «вимикати» його. Аналізуючи ці зміни, можна визначати і тип пухлини пацієнта, і те, як його організм буде реагувати на ті чи інші лікарські препарати.

Команда інженерів-хіміків Массачусетського технологічного інституту розробила швидкий і надійний спосіб виявлення епігенетичних модифікацій - метилування, яке допоможе лікарям розробляти індивідуальне лікування для кожного пацієнта. «Аналізувати ці зміни досить складно, але ми намагаємося зробити цей процес якомога простіше і дешевше», - говорить Хедлі Сайкс, доцент кафедри хімічної інженерії.

Метилювання змінює функцію гена без зміни послідовності його ДНК. У деяких видах раку ген MGMT вимикається, коли метильні групи впливають на певні місця в послідовності ДНК, а саме - на цитозин, який знаходиться поруч з гуаніном. Коли це відбувається, білки пов'язують метильовані підстави і вимикають ген, блокуючи його від копіювання в РНК.

«Сучасні методи виявлення метиліювання цитозину добре працюють для великомасштабних досліджень, але важко адаптуються до лікування конкретного пацієнта», - говорить Хедлі Сайкс. Більшість методів потребують обов'язкового перетворення: зразок ДНК піддається обробці бісульфітом, який перетворює неметильований цитозин.

«У випадку з лікуванням пацієнтів ви повинні дуже точно розрахувати, скільки часу піддавати зразок бісульфування, а коли у вас є обмежена кількість зразків, то розрахувати потрібний час реакції дуже складно - ризик деградації ДНК дуже високий», - пояснює експерт.

Нова технологія покладається на білок, званий метил-зв'язуючим доменом (MBD), який є частиною механізму клітин. Цей білок розпізнає метильовану ДНК і зв'язується з нею. Інший ключовий компонент системи - біочип, який являє собою предметне скло з покриттям із сотень зразків ДНК, комплементарних послідовностям гена, що вивчається. Будь - які ланцюжки досліджуваного зразка, які відповідають послідовностям на біочипі, будуть легко помітні.

Потім дослідники порівнюють слайд зі зразком MBD - якщо зразок зв'язується з молекулою ДНК на чіпі, то це означає, що ланцюжок метильований. Зв'язок між ДНК і білком MBD може бути виявлено або шляхом додавання в білок флуоресцентного барвника, або розробки фоточутливої молекули, яка утворює гідрогель при впливі світла.

«Ця техніка, яка серйозно зменшує кількість часу, необхідного для аналізу епігенетичних модифікацій, може стати дуже цінним інструментом дослідження, а також ефективним діагностичним приладом для хворих на рак», - вважає Андреа Армані, професор хімічної інженерії та матеріалознавства в Університеті Південної Каліфорнії.