Zrozumieć mechanizmy rozwoju guzów mózgu

Pierwszy kompleksowy „Atlas obszarów regulatorowych aktywnych w glejakach o różnym stopniu złośliwości”, który ujawnił zaburzenia ekspresji genów i nowy mechanizm regulujący inwazyjność złośliwych guzów mózgu, opracowali naukowcy z PAN i UW. Wyniki ich badań zostały opublikowane w „Nature Communications”.

W badania zaangażowani są naukowcy z Instytutu Nenckiego PAN, Uniwersytetu Warszawskiego oraz Instytutu Podstaw Informatyki PAN.

Współpracując z neurochirurgami z warszawskich ośrodków klinicznych naukowcy zebrali unikalną kolekcję próbek i przeprowadzili kompleksową, całogenomową analizę wzorców epigenetycznych w próbkach guzów łagodnych i złośliwych.

„Porównanie wzorców pozwoliło wskazać konkretne procesy powiązane ze złośliwością glejaków. W projekcie po raz pierwszy zbadano jednocześnie wzorce otwartości chromatyny, stanu histonów, metylacji DNA i ekspresji genów w ponad 30 próbkach guzów mózgu. Wykorzystano wszystkie wskazówki molekularne, aby zidentyfikować elementy regulatorowe, takie jak promotory, które kontrolują ekspresję sąsiednich genów i wzmacniacze, które sterują ekspresją odległych genów” – czytamy w informacji prasowej przekazanej PAP przez Instytut Biologii Doświadczalnej im M. Nenckiego PAN.

Glejaki są guzami mózgu, w których często dochodzi do zaburzenia kontroli ekspresji genów, co powoduje niekontrolowany rozrost guza i zaburzenia funkcji mózgu. Złośliwe glejaki najczęściej występują u osób starszych, są odporne na standardową terapię i dlatego mają bardzo złe rokowania. Łagodne glejaki występują głównie u dzieci i mają lepsze rokowania, choć nieleczone, mogą przekształcić się w złośliwe nowotwory.

„Rozregulowanie ekspresji genów wynikające z nieprawidłowego przebiegu procesów epigenetycznych często towarzyszy rozwojowi nowotworów. Dodatkowo ze względu na ich odwracalność oraz możliwość stymulacji czynnikami zewnętrznymi, procesy epigenetyczne mają duży potencjał kliniczny” – podkreśla dr Magdalena Machnicka z Instytutu Informatyki UW, jedna z trzech pierwszych autorów artykułu w „Nature Communications”, cytowana w komunikacie na stronie internetowej UW.

Stworzony przez naukowców atlas, do którego można uzyskać dostęp za pośrednictwem serwera internetowego, pozwala lepiej zrozumieć znaczenie niekodujących regionów genomu, które są aktywne w mózgu. Ujawnił też nowe mechanizmy sterujące nowotworzeniem w guzach mózgu.

„Nasze badania doprowadziły do powstania pierwszego, kompleksowego atlasu aktywnych elementów regulatorowych w glejakach, który umożliwił identyfikację funkcjonalnych wzmacniaczy ekspresji i promotorów w próbkach pacjentów. To kompleksowe podejście ujawniło wzorce epigenetyczne, wpływające na ekspresję genów w łagodnych glejakach oraz nowy mechanizm powiązany ze złośliwością guzów, obejmujący ścieżkę sygnałową kierowaną przez czynnik FOXM1 i kontrolująca inwazyjność i migracje komórek glejaka” – podkreślają dr Karolina Stępniak i dr Jakub Mieczkowski, główni autorzy publikacji, cytowani w informacji prasowej Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN.

„Atlas dostarcza ogromnego zbioru danych, które można wykorzystać do kolejnych analiz i porównań z istniejącymi i nowymi zbiorami danych. Pozwoli to na nowe odkrycia i lepsze zrozumienie mechanizmów rozwoju glejaków” – uważają badacze.

Interdyscyplinarny projekt Symfonia 3 pt. „Atlas obszarów regulatorowych specyficznych dla mózgu ludzkiego – nowe narzędzie odkrywania ścieżek powodujących wybrane choroby mózgu” jest realizowany przez zespoły prof. Bożeny Kamińskiej z IBD im. M. Nenckiego PAN, dr. hab. Bartosza Wilczyńskiego z Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW oraz dr. Michała J Dąbrowskiego z Instytutu Podstaw Informatyki PAN.

Źródło: naukawpolsce.pap.pl

Karolina Stępniak, Magdalena A. Machnicka, Jakub Mieczkowski, Anna Macioszek, Bartosz Wojtaś, Bartłomiej Gielniewski, Sylwia K. Król, Rafał Guzik, Michał J. Dąbrowski, Michał Dramiński, Marta Jardanowska, Ilona Grabowicz, Agata Dziedzic, Hanna Kranas, Karolina Sienkiewicz, Klev Diamanti, Katarzyna Kotulska, Wiesława Grajkowska, Marcin Roszkowski, Tomasz Czernicki, Andrzej Marchel, Jan Komorowski, Bożena Kamińska, Bartek Wilczyński, „Mapping chromatin accessibility and active regulatory elements reveals new pathological mechanisms in human gliomas”, 2021, „Nature Communications”, DOI: 10.1038/s41467-021-23922-2.