Исследование было проведено Сандрой Родригес-Пералес из группы молекулярной цитогенетики CNIO, возглавляемой Хуаном Крусом Сигудосой, и Хуаном Карлосом Рамиресом и Раулем Торресом из Технического подразделения CNIC по вирусным векторам. Исследователи показали, что в человеческих клетках можно производить модификации хромосом, генетически идентичные тем, которые наблюдаются при лейкемии и других типах рака человека.
Эта новая технология предлагает два основных преимущества, основанных на использовании молекулярных инструментов для манипулирования геномом: во-первых, рабочие модели, которые не существовали до сих пор, для изучения биологии опухолей, и, во-вторых, их применение в конечном итоге позволит изучать новые терапевтические цели и методы лечения.Изменения, приводящие к развитию опухоли, происходят из-за множественных изменений физиологии клетки и, в частности, клеточного генома. При лейкемии и других опухолях, называемых саркомами, между разными хромосомами происходит обмен большими фрагментами ДНК — явление, известное как хромосомные транслокации.
Как отмечают авторы исследования, эти транслокации необходимы как для генерации, так и для прогрессирования ряда неопластических процессов.«Изучение этого типа опухолей до сих пор было проблематичным из-за отсутствия моделей клеток и соответствующих моделей на животных», — говорит исследователь CNIC Хуан Карлос Рамирес, который добавляет, что сложность создания этих хромосомных транслокаций ограничивала доступность клетки с этим признаком болезни.Разрушение хромосом для изучения рака
Используя технологию РНК-управляемой эндонуклеазы (RGEN) или технологию инженерии генома CRISPR / Cas9, исследователи CNIO и CNIC показали, что можно получить такие хромосомные транслокации. Таким образом, им удалось воспроизвести хромосомные транслокации в человеческих стволовых клетках из крови и мезенхимальной ткани, которые идентичны тем, которые наблюдаются у пациентов с острым миелоидным лейкозом (рак крови и костного мозга) или саркомой Юинга (тип костной опухоли, которая поражает детей и подростков).«Благодаря этому прорыву можно создавать модели клеток с теми же изменениями, которые наблюдаются в опухолевых клетках пациентов, что позволит нам изучить их роль в развитии опухолей», — говорит исследователь CNIO Сандра Родригес-Пералес. «Таким образом, можно будет экспериментально воспроизвести необходимые последующие шаги для превращения нормальных клеток в раковые».
Исследователи использовали мощный инструмент RGEN, разработанный в начале 2013 года, для генных манипуляций в эукариотических клетках, в том числе в человеческих. Он основан на конструкции малой РНК (RNAsg), которая комплементарна и специфична для 20-нуклеотидной области ДНК. Связывание РНКsg с ДНК действует как сигнал для фермента Cas9, чтобы произвести разрез на краю меченой ДНК.
Система очень специфична и эффективна и позволяет делать разрезы в двойной спирали ДНК везде, где это необходимо исследователям.Родригес-Пералес, Торрес и Рамирес показали, что путем переноса компонентов RGEN в первичные клетки человека можно маркировать участки обмениваемых хромосом в некоторых опухолях, создавая таким образом разрезы в этих хромосомах.
«Когда механизм репарации ДНК пытается восстановить эти разрезы, он запускает транслокацию между двумя разными хромосомами, во многих случаях взаимно между двумя вовлеченными хромосомами», — говорит исследователь CNIC Рауль Торрес.В заключение авторы исследования заявляют, что использование этой технологии также позволит уточнить, как и почему происходит хромосомная транслокация, что, без сомнения, позволит использовать новые терапевтические стратегии противоракового лечения.