ОНКОМИР РАК И МИКРОРНК

1. ОНКОМИРРАК И МИКРОРНК Н.Н.Колесников Институт молекулярной и клеточной биологии СО РАН, Новосибирск 2013

2. История открытия и развития исследований по микроРНК

3. Функция микроРНК – контроль и регуляция экспрессии белок кодирующих генов • МикроРНК – негативный регулятор экпрессии генов на посттранкрипционном уровне • Один белок кодирующий ген может регулироваться десятками разных микроРНК • Одна микроРНК может регулировать работу более сотни разных генов • МикроРНК как онкогены и супрессоры опухолей

4. Циркулирующие микроРНК в плазме/сыворотке крови в составе экзосом, микровезикул и других комплексов • Стабильность • Селективная секреция • Регуляция процессов в микроокружении и в отдаленных тканях • Иммунномодуляция • Потенциальные маркеры ранней неинвазивной диагностики рака.

5. Выбранные миРНК миР-21 – хронологически первая идентифицированная миРНК. Является сильным онкогеном. Её экспрессия увеличивается в большинстве солидных опухолей. Увеличивает пролиферативную и инвазивную активность опухолевых клеток. миР-221, миР-222 – онкогенные миРНК, индуцирующие ангиогенез и пролиферацию раковых клеток. миР-155 – продемонстрировано участие этой миРНК в инициации как врожденного, так и адаптивного иммунных ответов, а также в развитии иммунной системы в целом. Некоторые работы свидетельствуют об участии миР155 в онкогенезе различной этиологии. миР-205 – супрессор опухолевого роста, показано, что в случае некоторых видов опухолей миР205 индуцирует апоптоз и тормозит рост опухоли. Признаки раковой клетки: Автономия ростовых сигнальных путей : Самодостаточность в ростовых сигналах: раковые клетки продуцируют свои собственные ростовые сигналы и способны к пролиферации без внешних стимулов. Невосприимчивость к антиростовым сигналам: Раковые клетки уклоняются от воздействия антиростовых стоп-сигналов для того, чтобы пролиферировать. Избегание апоптоза: Опухолевые клетки уклоняются от апоптоза. Стабильный ангиогенез: Раковые клетки индуцируют и обеспечивают рост новых кровеносных сосудов. Неограниченный потенциал репликации: ДНК опухолевых клеток может воспроизводиться неограниченное число раз. Инвазия в другие ткани и метастазирование: Опухолевая масса порождает клетки-первопроходцы, колонизирующих места в организме с неограниченным питанием и пространством.

6. ОНКОМИР.МикроРНК в канцерогенезе • Общие цели: • - изучение роли микроРНК в молекулярных механизмах в норме и при нарушениях нормальной физиологии клеток, лежащих в основе разных патологических состояний. • - установление диагностической значимости профилей микроРНК ассоциированных с онкологическими заболеваниями. • - создание новых методов диагностики, контроля лечения и прогноза онкологических заболеваний человека. • - разработка подходов создания комбинированной диагностики онкологических патологий с использованием платформ микроРНК и соматических мутаций. • Задача №1. Определить вариацию уровней экспрессии микроРНК в разных гистопатологических типах опухолей щитовидной и молочной желез, головного мозга сравнительно с условно нормальными клетками. • Задача №2. Установить диагностические значения в норме и при патологии. • Задача №3. Отличать состояния «рак» и «отсутствие рака» • Задача №4. Выявить маркеры, связанные с риском злокачественной трансформации

7. Методический подход определения уровня экспрессии микроРНК в раковых клетках vs прилежащих нормальных клеток у одного пациента. Условная норма Схема детекции миРНК с помощью обратной транскрипции и ПЦР в реальном времени Опухоль vs Норма опухоль 7

8. Разработка подходов и создание прообраза диагностической панели на основе микроРНК. • ПРИМЕНЕНИЕ диагностической панели на основе микроРНК • Ранняя диагностика • Определение гистотипа опухоли, стадии развития, потенциала к метастазированию • Контроль эффекта терапевтического воздействия (химио и радиотерапия) • Прогностическое значение выживаемости • Потенциальная терапия

9. Всего - 70 Всего - 183 Всего - 77

10. МикроРНК при папиллярном раке и коллоидном узле щитовидной железы 10

11. МикроРНК при фолликулярной аденоме и фолликулярном раке 11

12. Глиомы

13. Мир-21 в доброкачественных и злокачественных опухолях ГМ, ЩЖ и МЖ

14. Мир-205 в доброкачественных и злокачественных опухолях ГМ, ЩЖ и МЖ

15. МикроРНК в доброкачественных и злокачественных опухолях ГМ, ЩЖ и МЖ

16. При объединении классов «аденома» и «ОПП» точность метода C4.5 была значительно увеличена.

17. Дифференцировать доброкачественные опухоли от злокачественных новообразований Контролировать эффект терапевтического воздействия (лучевая и химиотерапия) Выявлять различные патоморфологические типы опухолей Разработать алгоритмы ранней диагностики онкологических заболеваний ПРИМЕНЕНИЕ Ранняя диагностика Определение гистотипа опухоли, стадии развития, потенциала к метастазированию Контроль эффекта терапевтического воздействия (химио и радиотерапия) Прогностическое значение выживаемости Потенциальная терапия РЕЗЮМЕ. МикроРНК в диагностике опухолейСоздан прообраз платформы на основе микроРНК для диагностики онкологических заболеваний, что позволит:

18. Создание панелей для диагностики онкологических заболеваний человека на основе молекулярных маркеров - микроРНК и соматических мутаций УЧАСТНИКИ ПРОЕКТА: • Титов Сергей Евгеньевич - Вектор-Бест, ИМКБ СО РАН, • Веряскина Юлия Андреевна - ИМКБ СО РАН • Ахмерова Лариса Григорьевна - ИМКБ СО РАН • Иванов Михаил Константинович – Вектор-Бест • Жимулев Игорь Федорович - ИМКБ СО РАН • Гуляева Людмила Федоровна - ИМББ СО РАМН • Деменков Павел Сергеевич - ИЦиГ СО РАН • Шевченко Сергей Петрович - МБУЗ № 1 • Карпинская Елена Владимировна - МБУЗ № 1 • Козлов Вадим Викторович - НООД • Войцицский Владимир Евгеньевич - НООД • Сидоров Сергей Васильевич - МБУЗ № 1 • Ступак Вячеслав Владимирович - ФГБУ НИИТО • Лехнер Андрей Вячеславович - ФГБУ НИИТО • Садовой Михаил Анатольевич - ФГБУ НИИТО • При поддержке фирмы БИОРАД Сибирское отделение

19. Анти-МиР- терапия Nanoparticle-based therapy in an invivomicroRNA-155 (miR-155)-dependentmouse model of lymphoma (Babar et al.,PNAS,June 8, 2012) Регрессия лимфомы после доставки уникальных наночастиц с анти-миР-155 в лимфоциты

20. Благодарю за внимание.

22. dual function: as oncogene or tumor-suppressor

24. Гипотезы 1+2

25. Н.Н. Колесников, С.Е. Титов, Е.В. Карпинская, C.П. Шевченко, Ю.А. Веряскина, Л.Г. Ахмерова, М.К. Иванов , Л.Ф. Гуляева , В.В. Ступак, А.В. Лехнер, М.А. Садовой , В.В.Козлов, С.В.Сидоров, И.Ф.Жимулев ИМКБ СО РАН, Институт молекулярной и клеточной биологии СО РАН; ЗАО «Вектор-Бест»; Городская клиническая больница №1 г.Новосибирска; ИМББ СО РАН, Институт молекулярной биологии и биофизики СО РАН; Новосибирский НИИ травматологии и ортопедии Минздравсоцразвития РФ Новосибирский онкологический диспансер Создание панелей длядиагностики онкологических заболеваний человека на основе молекулярных маркеров - микроРНК и соматических мутаций в онкогенах

27. Операционный материал Опухолевые и нормальные ткани были получены от 183 пациентов с различными типами новообразований щитовидной железы: Основные классы опухолей и опухолеподобных заболеваний щитовидной железы. (в соответствии с международной гистологической классификацией ВОЗ 2-го пересмотра (1988гг.). Всего - 183

28. микроРНК в опухолях молочной железы Веряскина и др.,2012, Колесников и др., 2013

29. Опухоли головного мозга проанализированные по 7 миРНК в зависимости от их гистотипа (Колесников и др.,2013)

30. МикроРНК как биомаркеры. Анализ операционного материала с предоставленным гистологическим заключением • МикроРНК в опухолях ЩЖ • МикроРНК в опухолях МЖ • МикроРНК в опухолях головного мозга • Проанализировано: • ЩЖ – 183 образца, • МЖ – 77 образцов, • ОГМ – 70 образцов • Всего - 330

34. Главные признаки раковой клетки. • Автономия ростовых сигнальных путей : • Самодостаточность в ростовых сигналах: раковые клетки продуцируют свои собственные ростовые сигналы и способны к пролиферации без внешних стимулов. • Невосприимчивость к антиростовым сигналам: • Раковые клетки уклоняются от воздействия антиростовых стоп-сигналов для того, чтобы пролиферировать. • Избегание апоптоза: • Опухолевые клетки уклоняются от апоптоза ( программированной клеточной смерти) и увеличиваются в числе. • Стабильный ангиогенез: • Раковые клетки индуцируют и обеспечивают рост новых кровеносных сосудов • Неограниченный потенциал репликации: • ДНК опухолевых клеток может воспроизводиться неограниченное число раз. • Инвазия в другие ткани и метастазирование: • Опухолевая масса порождает клетки-первопроходцы, колонизирующих места в организме с неограниченным питанием и пространством. • 4 Дополнения к признакам раковой клетки: • + дерегуляция энергетики клетки • +избегание воздействия иммунной системы • +хромосомные нарушения и нестабильность ДНК • + воспалительные процессы Cell, January, 2000, March, 2011, Douglas Hanahan and Robert Weinberg.

35. Попарное сравнение двух групп образцов с помощью U-критерия Манна-Уитни

36. Изменение уровня экспрессии пяти микроРНК в разных гитопатологических типах опухолей ЩЖ

37. Мир-221 в доброкачественных и злокачественных опухолях ГМ, ЩЖ и МЖ

38. Мир-222 в доброкачественных и злокачественных опухолях ГМ, ЩЖ и МЖ

39. Мир-155 в доброкачественных и злокачественных опухолях ГМ, ЩЖ и МЖ

40. Мир-205 в доброкачественных и злокачественных опухолях ГМ, ЩЖ и МЖ