«СИГНАЛЬНЫЕ СВЯЗИ АЛЛЕЛЕЙ ГЕНОВ ЛЕПТИНА (LEP), БЕЛКА Notch1 (NOTCH 1) И ЦИКЛИН-ЗАВИСИМОЙ КИНАЗЫ 4 (CDК4) ПРИ РАКЕ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ»

Большое внимание уделяется роли генов LEP и NOTCH1, которые являются транскрипционными факторами и запускают сигнальные пути, регулирующие функционирование множества других генов (Zhou, 2011; Ranganathan, 2011; Guo, 2011, 2012, 2013; Harbuzariu, 2017; Yang Zheng, 2018). Ключевой, для развития онкологии, функцией обоих генов является регуляция клеточной пролиферации и активация ангиогенеза.

Также изучается роль функционирования генов - регуляторов клеточного цикла при онкопатологии. Основной упор делается на исследование циклинзависимой киназы 4 (Maimoona, 2012; Nagasundaram, 2015; Meiou, 2016). Этот белок запускает клеточный цикл. Его высокую экспрессию обнаруживают во многих типах рака, что дает надежду использовать этот ген в качестве мишени для терапии опухолей (Nagasundaram, 2015). Широко изучается возможность применения ингибиторов циклинзависимых киназ в качестве лекарственных средств (Charles, 2016).

Несмотря на большое число имеющихся публикаций, по-прежнему остается не ясным, что является первопричиной, запускающей каскад реакций, приводящих к развитию опухоли. Также, до сих пор не было показано, как взаимодействуют аллели генов, регулирующих различные сигнальные пути при онкологических заболеваниях.

Поэтому возникает необходимость исследования вклада протективных и непротективных аллелей генов LEP, NOTCH1 и CDK4 при развитии онкопатологии.

Целью исследования является изучение взаимодействия аллелей генов LEP, NOTCH1 и CDK4 при раке молочной железы и определение основного сигнального каскада, запускающего пролиферацию клеток, для использования в предиктивной и персонифицированной профилактике рака молочной железы.

Задачи исследования:

1. Генотипирование в группах с онкопатологией и контроля по полиморфным вариантам генов LEP, NOTCH1 и CDK4.

2. Статистический анализ распределения частот генотипов и аллелей по полиморфным вариантам rs7799039 гена LEP, rs6563 гена NOTCH1 и rs373619077 гена CDK4 в группе с онкопатологией и контроля.

3. Определение модели взаимодействия аллелей полиморфных вариантов генов LEP, NOTCH1 и CDK4.

4. Анализ межгенных взаимодействий генов LEP, NOTCH1 и CDK4.

5. Составление методических рекомендаций по использованию материалов ВКР в школьном курсе биологии.

Научная новизна: впервые показано, что взаимодействие

непротективных аллелей полиморфных вариантов генов LEP, NOTCH1 и CDK4 является сигнальным при развитии рака молочной железы.

Практическая значимость: выявленные ассоциации полиморфных вариантов генов LEP, NOTCH1 и CDK4 с риском развития онкопатологии могут считаться маркерами при формировании группы риска, а также использоваться при проведении персонифицированной профилактики развития онкологических заболеваний.

Апробация: результаты исследования были представлены на научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Вавиловские чтения - 2018» (Уфа, 2018).

По материалам исследования опубликованы две печатные работы в журналах входящих в базу данных РИНЦ:

1. Попова А.К., Воробьева Е.В., Горбунова В.Ю. Сравнительный анализ вклада частот аллелей и генотипов циклинзависимой киназы 4 (CDK4) в развитиие онкопатологии // Вавиловские чтения - 2018. Труды Межвузовской научной конференции молодых ученых. - Уфа: Изд-во БГПУ, 2018. - С. 55-58.

2. Горбунова В.Ю., Воробьева Е.В., Мухиярова И.И., Бакиев Р.Р., Николаев И.В., Попова А.К. Онкогенная роль сочетаний аллелей генов TP53, IL-1, LEP и CDK4 и их рецепторов // Сборник тезисов VII съезда ВОГиС, 2019.

Выпускная квалификационная работа выполнена в лаборатории Центра молекулярно-генетических исследований при кафедре генетики естественно-географического факультета Башкирского Государственного

Педагогического университета им. М. Акмуллы.

Одними из ключевых генов-супрессоров опухолевого роста являются гены TP53, BRCA1 и RB1, белковые продукты которых осуществляют реализацию широкого спектра клеточных процессов, регуляцию клеточного цикла, индукцию апоптоза, постоянный контроль за состоянием целостности генома и злокачественной трансформацией клеток (Копнин, 2000; Желтухин, 2010). Нарушение функциональной активности этих белков может провоцировать генетическую нестабильность, нарушение их

транскрипционной и сигнальной функций (Чумаков, 2007, Gantsev, Gorbunova, 2013).

Опухолевое перерождение может произойти в любой клетке, независимо от ее тканевой принадлежности и локализации.

Молочные железы (МЖ) - это видоизмененные потовые железы, являющиеся секреторным органом, продуцирующим грудное молоко. Состоит МЖ из множества различных типов клеток: эпителиальные клетки, которые располагаются в направлении от соска к подкожной жировой прослойке, образованной адипоцитами и инфильтрированной

эндотелиальными клетками сосудов, фибробластами и иммунными клетками (Oftedal, 2002).

Молочная железа - это уникальный динамически развивающийся орган, претерпевающий значительные анатомические и функциональные изменения в течение жизненного цикла (Inman, 2015).

Во время полового созревания сигналы индуктивного гормонального и ростового фактора стимулируют пролиферацию эктодермальных клеток, приводя к удлинению и ветвлению протоков МЖ (Hennighausen, 2001; Smalley, 2003; Moumen, 2011). Зрелый эпителий молочной железы продолжает подвергаться дальнейшей дифференциации на более поздних стадиях жизни, таких как беременность, лактация и послеродовая инволюция, или эпителиальная регрессия (Smalley, 2003; Dontu, 2015). Окончательное развитие МЖ происходит после первой беременности и лактации (Трошина, 2012).

Молочная железа человека является сложной разветвляющейся структурой. Начиная с соска, молочный синус впадает в сегментные или междольковые протоки, расположенные между дольками МЖ. В свою очередь, дольки МЖ окружены междольковой стромой - подкожной жировой тканью, составляющей от 7% до 56% объема взрослой груди (Vandeweyer, 2002).

При раке молочной железы наблюдается самый экстремальный пример инфильтрации опухоли в жировую ткань. Рак молочной железы чаще всего начинается в проточных эпителиальных клетках, которые размножаются, заполняя просвет протоков и создавая предраковое поражение, называемое протоковой карциномой in situ. Впоследствии клетки инвазивной протоковой карциномы вторгаются в клетки стромальной ткани молочной железы, сталкиваясь с областью, богатой жировой тканью (Cozzo, 2017).

С другой стороны, примерно 1 из 10 инвазивных раковых опухолей молочной железы возникает в дольках, и прогрессирует до инвазивной дольковой карциномы. В таком случае клетки инвазивной карциномы молочной железы должны мигрировать через внутри- и междольковую строму, прежде чем непосредственно встретить жировую ткань (Cozzo, 2017).

Адипоциты жировой ткани могут проявлять как короткое, так и длительное взаимодействие с раковыми клетками, и могут находиться в непосредственной близости от опухолей, вдоль краев опухоли или внутри опухолевого тела. Такие ассоциированные с раком адипоциты (CAAs, также называемые перитуморальными, интратуральными или

опухолеинфильтрационными адипоцитами) влияют на биологию опухоли несколькими способами, в том числе путем усиления процессов ангиогенеза и воспаления (Wang, 2012; Nieman, 2013; Wagner,2013).

Анализ межгенных взаимодействий осуществлялся методом построения метаболических путей с помощью программ «GENEmania» и «STRING-DB». Установлено, что взаимодействие белковых продуктов изучаемых генов осуществляется в направлении LEP - NOTCH1 - CDK4. Это объясняется тем, что лептин, являясь транскрипционным фактором и регулятором сигнальных каскадов, индуцирует экспрессию Notch1, что приводит к активации сигнального пути Notch1, одним из ключевых генов- мишеней которого является CDK4.

Таким образом, достоверно установлено, что мутации в генах NOTCH1, LEP и CDK4 ассоциированы с развитием РМЖ, а взаимодействие непротективных аллелей увеличивает риск развития онкопатологии.

5. Каприн А.Д., Старинский В.В., Петрова Г.В. Злокачественные новообразования в России в 2017 году (заболеваемость и смертность). - М.: МНИОИ им. П.А. Герцена - филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, - 2018. - илл. - 250 с. ISBN 978-5-85502-243-8

+ еще 85 источников