به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، سرطان اغلب بیش از حد ژنوم را نشان می‌دهد، اما مکانیسم‌های ایجاد این پدیده نامشخص است. محققان با استفاده از یک فناوری جدید و روش محاسباتی، یک نشانگر زیستی را کشف کردند که قادر به پیش‌بینی دقیق نتایج تومورهای مغزی مننژیوما و سرطان سینه است. در این مطالعه که امروز در Science منتشر شد، محققان دریافتند که مقدار یک آنزیم خاص، RNA Polymerase II که روی هیستون پیدا می‌شود با تهاجمی تومور و عود آن مرتبط است. سطح بالای RNAPII در این ژن‌های هیستون نشان دهنده تکثیر بیش از حد سرطان است و به طور بالقوه به تغییرات کروموزومی کمک می‌کند. این یافته‌ها از یک فناوری ژنومیک جدید استفاده می‌کنند به‌عنوان یک ابزار بالقوه تشخیصی داشته و پیش آگهی سرطان اشاره دارد که می‌تواند به این موضوع کمک کند. نویسنده اول و استادیار بیوانفورماتیک و زیست شناسی محاسباتی گفت: نادیده گرفته شده است که ژن‌های هیستون می‌تواند یک عامل محدود کننده سرعت در تکثیر سلولی باشد و به نوبه خود یک شاخص قوی از تکثیر بیش از حد سلول های تومور باشد. این به این دلیل است که روش‌های فعلی توالی‌یابی RNA به دلیل ریشه‌یابی هویت به‌فردشان برای تشخیص  RNAاست، به این معنی که این‌ها حضور آن‌ها را بسیار کم‌رنگ کرده‌اند. محققان با ترکیب یک آزمایش فناوری جدید و خط لوله محاسباتی، یک ابزار جامع ایجاد کردند که می‌تواند از نمونه‌های بیوپسی از انواع سرطان‌های مختلف برای تشخیص و پیش‌آگهی تومور استفاده کند.

فناوری جدید داده های با کیفیت بهتری را از نمونه های ذخیره شده تولید می‌کند

نتایج این مطالعه توسط یک فناوری پروفایل جدید توسعه یافته در آزمایشگاه نشان داده شده که محققان را قادر می‌سازد بیان ژن را با استفاده از نمونه‌های ثابت شده با فرمالین و پارافین (FFPE) مطالعه کنند. نمونه‌برداری‌های بافتی معمولاً برای استفاده طولانی‌مدت به عنوان نمونه‌های FFPE ذخیره می‌شوند، اما RNA نمونه در طول زمان به دلیل تخریب به طور فزاینده‌ای ناپایدار می‌شود و منجر به داده‌های بیان ژن با کیفیت پایین‌تر می‌شود. فناوری جدید Cleavage Under Targeted Accessible Chromatin ,CUTAC بر توالی‌های کوچک و تکه‌تکه‌شده DNA غیرکدکننده تمرکز می‌کند که در آن RNAPII در همان کروموزوم ژنی که تنظیم می‌کند قرار داشته و به دانشمندان اجازه می‌دهد مستقیماً فعالیت رونویسی ژن را از DNA اندازه‌گیری کنند. هنگام بررسی نمونه‌های بالینی با استفاده از فناوری CUTAC در انواع مختلف سرطان، محققان دریافتند که بیان ژن‌های هیستون در نمونه‌های تومور در مقایسه با نمونه‌های بافت طبیعی به طور مداوم و به طور قابل‌توجهی بالاتر بود. پروتئین‌های هیستون پشتیبانی ساختاری ضروری برای DNA در کروموزوم‌ها را فراهم می‌کنند و به عنوان قرقره‌هایی عمل می‌کنند که رشته‌های DNA در اطراف آن پیچیده می‌شوند. این پروتئین‌ها به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، اما اکثر ابزارهای فعلی برای مطالعه بیان ژن بر توالی یابی RNA تکیه دارند. RNA هیستون از این جهت منحصر به فرد است که ساختار آن از شناسایی مولکول های RNA با روش های فعلی جلوگیری می‌کند. بنابراین، بیان ژن های هیستون ممکن است به طور قابل توجهی در نمونه های تومور دست کم گرفته شود. محققان این فرضیه را مطرح کردند که افزایش تکثیر سلول‌های سرطانی منجر به بیان بسیار بالا یا رونویسی بیش از حد هیستون‌ها برای پاسخگویی به نیازهای اضافی تکثیر و تقسیم سلولی می‌شود.

بیان RNAPII با پرخاشگری سرطان ارتباط دارد و آن را پیش بینی می‌کند

برای آزمایش این فرضیه ، محققان از پروفایل CUTAC برای بررسی و نقشه برداری RNAPII استفاده کردند که DNA را به پیش سازهای RNA پیام رسان رونویسی کردند. آنها 36 نمونه FFPE را از بیماران مبتلا به مننژیوم - یک تومور شایع و خوش خیم مغز - مطالعه کردند و از یک رویکرد محاسباتی جدید برای ادغام این داده ها با نزدیک به 1300 نمونه داده‌های بالینی در دسترس عموم و نتایج بالینی مربوطه استفاده شد. در نمونه‌های تومور، سیگنال‌های آنزیمی RNAPII که روی ژن‌های هیستون یافت می‌شوند، به‌طور قابل اعتمادی قادر بودند بین نمونه‌های سرطانی و طبیعی تمایز قائل شوند. سیگنال‌های RNAPII روی ژن‌های هیستون نیز با درجه‌های بالینی در مننژیوم‌ها مرتبط هستند و عود سریع و همچنین تمایل به از دست دادن کروموزوم کل بازو را به‌طور دقیق پیش‌بینی می‌کنند. استفاده از این فناوری بر روی نمونه‌های FFPE تومور سینه از 13 بیمار مبتلا به سرطان سینه مهاجم، تهاجمی سرطان را نیز پیش‌بینی کرد. سرپرست این تیم تحقیقاتی افزود: تکنیکی که ما برای بررسی نمونه‌های تومور حفظ شده ایجاد کردیم، اکنون مکانیسمی را نشان می‌دهد که قبلاً نادیده گرفته شده بود. شناسایی این مکانیسم نشان می‌دهد که می‌تواند یک آزمایش جدید برای تشخیص سرطان و احتمالاً درمان آنها باشد. ژنگ و همکارانش قصد دارند از این فناوری بر روی نمونه‌های FFPE از انواع سرطان‌های مختلف برای اعتبارسنجی بیشتر استفاده کنند.

نتیجه گیری

رونویسی گسترده ژنوم در سرطان انسان رایج است و پیش‌آگهی بدی را پیش‌بینی می‌کند. برای درک اینکه چگونه بیش‌رونویسی ممکن است منجر به سرطان شود، محققان این مطالعه برش پارافین تعبیه‌شده با فرمالین (FFPE) خود را تحت روش کروماتین هدف‌دار در دسترس برای نقشه‌برداری ژنوم RNA پلیمراز II (RNAPII در کل ژنوم در بخش‌های FFPE اعمال کردند. این مطالعه RNAPII را در گلیوماهای موش و تومورهای انسانی مختلف در نمونه‌های بالینی کوچک نشان می‌دهد که نقاط و اهداف منطقه‌ای مربوط به تقویت‌های جدید HER2 را کشف کرده که با تکنیک‌های انتخابی احتمالی نقطه‌گذاری شده‌اند. اشغال RNAPII در ژن‌های هیستون وابسته به فاز S با درجه WHO در مننژیوم‌ها ارتباط داشت، همچنین عود سریع را به دقت پیش‌بینی کرد و با از دست دادن کروموزوم کل بازو مطابقت داشت. افزایش RNAPII در ژن‌های هیستون در مننژیوم‌ها و سرطان‌های مختلف پستان، با محدودیت تولید هیستون برای پیشرفت فاز S و رونویسی بیش از حد ژن هیستون، موجب تکثیر بیش از حد و آنئوپلوئیدی در سرطان می‌شود.

پایان مطلب./