„Ocena profilu metylacji regionów promotorowych i ekspresji genów zegarowych w raku piersi”
Rak piersi jest chorobą dzisiejszych czasów, która stanowi coraz większy problem cywilizacyjny. Według danych Krajowego Rejestru Nowotworów, rak piersi jest najczęściej występującym nowotworem złośliwym wśród Polek. W kraju na nowotwory piersi tylko w 2013 roku zachorowało ponad 17 000 kobiet, co stanowiło 21,9% wszystkich zachorowań na nowotwory złośliwe w populacji polskich kobiet; a 13,9% stanowiły zgony. Rak piersi pomimo stosunkowo dobrze poznanej etiologii, na którą składają się zarówno czynniki środowiskowe jak i genetyczne, wciąż wzbudza wiele pytań w środowisku naukowym. Realizowane od niedawna badania sugerują prawdopodobny związek pomiędzy zaburzeniami rytmu okołodobowego a rozwojem raka piersi u kobiet.
Wśród różnych rytmów biologicznych, nadrzędnym jest rytm okołodobowy, odpowiedzialny za adaptację organizmu na poziomie komórkowym do otaczającego środowiska zewnętrznego. Rytm okołodobowy są to cykliczne zmiany następujące po sobie w około 24-godzinnym przedziale czasowym. Zaburzenia w funkcjonowaniu rytmu okołodobowego mogą prowadzić do rozwoju szeregu chorób cywilizacyjnych w tym nowotworów. Za utrzymanie prawidłowej funkcji układu okołodobowego na poziomie molekularnym odpowiedzialne są geny zegarowe ( z ang. clock genes). Wyróżniamy około 21 podstawowych genów zegarowych. Kluczowymi z nich są: czynniki transkrypcyjne BMAL1 (brain and muscle ARNT-like 1), CLOCK (Circadian Locomotor Output Cycles Kaput), NPAS2 (neuronal PAS-domain protein 2) oraz geny przez nie aktywowane PER1, PER2, PER3 (Period genes), CRY1, CRY2 (Cryptochrome), które działają w pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego a także geny CSNK1ε oraz TIMELESS. Geny te głównie są odpowiedzialne pośrednio lub bezpośrednio za różne funkcje życiowe komórki jak proliferacja, system naprawy DNA, cykl komórkowy, zaprogramowaną śmierć komórek, metabolizm. Centralnym „zegarem” odpowiedzialnym za oscylacyjne zmiany komórkowe są parzyste jądra nadskrzyżowaniowe podwzgórza wykazujące spontaniczną rytmiczną aktywność elektryczną. Wyróżniamy również tzw. zegary peryferyjne charakteryzujące się ekspresją genów zegarowych w rożnych tkankach organizmu, między innymi taką funkcję pełni tkanka gruczołu piersiowego. Rytm okołodobowy jest jednym z głównych mechanizmów, który zarządza fizjologicznymi funkcjami każdej komórki ludzkiego ciała. Dowodzi się, że zaburzenia rytmu okołodobowego mogą być spowodowane ekspozycją na światło w nocy (z ang. light at night LAN). Uważa się, że w efekcie takiego narażenia może dochodzić do zaburzenia syntezy melatoniny w szyszynce oraz do zmian ekspresji genów zegarowych i profilu metylacji ich regionów promotorowych w centralnym zegarze biologicznym (jądro nadskrzyżowaniowe podwzgórza), jak i w zegarach peryferyjnych (tkanki, np. krew, gruczoł piersiowy). Zmiany w ekspresji genów zegarowych obserwowane są w nowotworach, także w raku piersi.
Głównym celem realizowanego projektu było poszukiwanie znaczenia kluczowych genów zegarowych: CLOCK, BMAL1, PERIOD (PER1, 2, 3), CRYPTOCHROME (CRY1, 2), w procesie kancerogenezy w gruczole piersiowym, poprzez zbadanie profilu metylacji oraz ekspresji genów zegarowych w guzach piersi oraz w tkance otaczającej guz, w odniesieniu do parametrów klinicznych takich jak: klasyfikacja TNM (guz, węzły chłonne, przerzuty), G (zróżnicowanie guza), rodzaju (rak przewodowy, rak zrazikowy) oraz status receptora estrogenowego, progesteronowego.
Przeprowadzony projekt skupiał się na poszerzeniu wiedzy z zakresu znaczenia hipermetylacji oraz ekspresji genów zegarowych w raku piersi. W badaniu uczestniczyło ponad 100 kobiet z nowo rozpoznanym rakiem piersi bez wcześniejszej chemioterapii. Od każdej z uczestniczek badania śródoperacyjnie pobrano materiał biologiczny w postaci fragmentu tkanki pochodzącej z wyciętego guza oraz tkanki otaczającej guz wolnej od komórek nowotworowych. W prezentowanym badaniu za pomocą technik biologii molekularnej jaką jest ilościowa metoda PCR wykonywana w czasie rzeczywistym (RealTime – PCR), przeprowadzono kompleksową analizę profilu metylacji regionów promotorowych i ekspresji wybranych genów zegarowych w tkance nowotworowej gruczołu piersiowego jaki i tkankach otaczających guz wolnych od komórek nowotworowych.. Wyniki te zostały skorelowane z wynikami klinicznymi, jakimi są stopień klasyfikacji zaawansowania guza i różnicowania, a także danymi histopatologicznymi wraz z typem hormonalnym raka piersi w zależności od ekspresji receptorów estrogenowych i progesteronowych na powierzchni komórek nowotworowych. Dotychczas nie opublikowano zbyt wielu prac z zakresu roli genów zegarowych w etiologii raka piersi w aspekcie korelacji wyników z analizy hipermetylacji regionów promotorowych i wpływu na ekspresję genów zegarowych. Z przeprowadzonego badania wynika, iż obserwowana jest zmiana poziomu ekspresji wybranych genów zegarowych w tkance nowotworowej w odniesieniu do tkanki zdrowej, jaki i parametrów klinicznych pacjentek. Zaobserwowano obniżenie poziomu ekspresji dla genów PER1, PER2, PER3, CRY2 oraz podwyższony poziom ekspresji dla genu CLOCK w tkance guza w odniesieniu do tkanki otaczającej guz. Zmianom tym towarzyszy również różny stopień metylacji regionów promotorowych badanych genów zegarowych w badanej tkance nowotworowej raka piersi. Zaobserwowano obniżony poziom metylacji (hipometylację) dla genów CLOCK, BMAL1, CRY2, natomiast dla genów PER1, PER2, PER3 zaobserwowano podwyższony poziom metylacji (hipermetylację) regionów promotorowych w tkance nowotworowej w odniesieniu do tkanki otaczającej guz.
Prezentowane wyniki uzupełniają stan wiedzy na temat znaczenia genów zegarowych w etiologii raka piersi. Poznanie molekularnych mechanizmów w rozwoju raka piersi w przyszłości może mieć kluczowe znaczenie w zrozumieniu mechanizmów i prewencji raka oraz może umożliwić dokładniejszą diagnostykę i prognozowanie postępów leczenia pacjentek z rakiem gruczołu piersiowego.
Źródło finansowania: Projekt finansowany ze środków Narodowego Centrum Nauki
(numer umowy: 2014/15/N/NZ5/01671)
Okres realizacji projektu: 2015-2018
Kierownik projektu: mgr Monika Lesicka
-
------
Masz spostrzeżenia dotyczące strony?
wypełnij formularz
