Che cosa si potrebbe fare per svelare il 'Mean Machine lean' che è il cancro


Gli scienziati dell'Istituto Garvan di Sydney di ricerca medica hanno pubblicato un documento, online su Nature Cell Biology, descrive l'espressione genica in una cellula di cancro alla prostata: più ampio, più mirata e più complesso di quanto avremmo potuto mai immaginare, anche solo cinque anni fa.

Lo studio dimostra che i cambiamenti all'interno del cancro alla prostata di cellule 'epigenome' (processi biochimici che hanno come target il DNA e influenzano l'espressione genica) alterano l'espressione di molti geni, mettendo a tacere la loro espressione all'interno di grandi regioni del DNA - quasi il 3% del genoma della cellula.

'Eventi' epigenetici includono 'metilazione del DNA' e 'la modifica della cromatina'. La metilazione avviene quando un gruppo metilico - un atomo di carbonio e tre atomi di idrogeno - attacca ad un gene, determinare la misura in cui è 'acceso' o 'spento'. Cromatina, responsabile per l'avvolgimento fisico o strutturazione del DNA, può determinare se un gene è accessibile per l'interazione con altre molecole all'interno di una cellula.




Responsabile del progetto il professor Susan Clark descrive la tipica cellula di cancro come una 'macchina di media magra'. "I cambiamenti epigenetici riducono il genoma a disposizione di un punto in cui solo i geni che promuovono la proliferazione cellulare sono accessibili nella cellula tumorale," ha detto.

"Possiamo vedere che la epigenome è ristrutturato in modo molto coerente e preciso, inondando efficacemente l'espressione di ogni gene che va contro gli interessi della cellula di cancro."

"L'impaludamento comprende geni oncosoppressori, e tutti i vicini geni intorno a loro, così come RNA non codificante, regioni intergeniche e microRNA. Solo i geni essenziali per l'attivazione della crescita possono essere attivi, mentre tutti i geni e le regioni che si applicano freni sono inattivati. "

"Ora abbiamo una mappa epigenetico delle cellule del cancro alla prostata -. Che non avevamo prima che ha preso tre anni per sviluppare, tra cui la tecnologia e metodi per interpretare i nostri campioni di tessuto."

"La mappa ci dice che la cellula tumorale è molto differente dalla cellula sana. Ci dice anche che funziona in un programmato piuttosto che un modo casuale e che si rivolge una parte significativa del genoma, piuttosto che solo singoli geni. "

"Ci dice che il trattamento del cancro sarà molto più complesso di quanto avessimo immaginato, in quanto sarà la prima coinvolgerà comprensione e invertire il cambiamento epigenetico".

I risultati sono tempestivi in ​​quanto coincidono con molto recenti eventi e pubblicazioni che hanno portato i concetti di 'epigenome' e 'epigenetica' a fuoco mondo. Nel gennaio 2010 il Consorzio Internazionale Epigenome umano (IHEC) è stato lanciato a Parigi (con il professor Clark nel comitato direttivo ad interim). La rivista Time ha una caratteristica su epigenetica nel mese di gennaio, e Nature ha pubblicato due articoli sul tema di questo mese: uno affrontare l'importanza della IHEC e l'urgenza di mettere in comune il potere della mente internazionale e delle risorse; l'altra che descrive l'infinita complessità del progetto - ordini di grandezza più impegnativo del Progetto Genoma Umano.

Lo scopo ultimo di IHEC è quello di produrre una mappa del dell'epigenoma umana. L'intento iniziale è quello di mappare 1.000 epigenomi entro un decennio. Ciò fornirà una base di tessuto sano rispetto al quale confrontare le epigenomi di tessuto malato.

Il Progetto Genoma Umano, completata nel marzo del 2000, ha scoperto che il genoma umano contiene circa 25.000 geni. Ci sono voluti 3 miliardi di dollari per mappare loro.

Noi non sappiamo ancora quante variazioni dell'epigenoma umana rischia di contenere - certamente milioni - come una sola persona potrebbe avere molti epigenomi in una vita, o anche in un giorno. I progressi tecnologici e la potenza di calcolo necessaria per mappare l'epigenoma, quindi, restano incalcolabili.

Il progetto Garvan coinvolto una fase iniziale bioinformatica; una fase di analisi comparativa dei tessuti; e una fase di analisi dei dati.

La fase di bioinformatica analizzato set di dati di microarray a disposizione del pubblico (vetrini contenenti frammenti di ogni gene in tutto il genoma), che era stato fatto sul cancro alla prostata.

Dr Warren Kaplan, Bioinformatica Analyst di Peter Wills Bioinformatica Centro di Garvan, ha sviluppato nuove tecniche per analizzare i dati di microarray. "Abbiamo progettato un programma per computer che ha usato una 'finestra scorrevole' - una finestra che computazionalmente si muove lungo il genoma, notando il numero di geni all'interno di quella finestra e come molti di loro sono inibiti," ha detto.

"Alcuni dei microarrays abbiamo usato solo misurata mRNA -.. O il livello di espressione genica Altri misurare lo stato di metilazione globale dei geni in quella stessa regione 'stata per noi l'occasione di esaminare il genoma in maniera più livelli. "

Una volta Kaplan aveva fornito una mappa iniziale, Drs Marcel Coolen e Chiara Stirzaker e Jenny canzone dal laboratorio del Professor Clark ha trovato un modo per trattare ed analizzare le cellule del cancro alla prostata, permettendo loro comparativa metilazione del DNA e gli stati della cromatina analisi con i dati di microarray.

Bioinformatici all'interno del laboratorio di Clark, Aaron Statham e il dottor Mark Robinson, poi sviluppato nuove metodologie per interpretare i dati risultanti - essenzialmente decine di milioni di numeri. "Era come rottura di un codice", ha detto Aaron. "In un primo momento i dati non avevano alcun senso."

Professor Clark sottolinea l'importanza di sviluppare la nuova tecnologia del genoma e know-how che permette l'analisi dei processi epigenetici.

"C'è così tanto che ancora non conosciamo", ha detto. "Già abbiamo un'idea della complessità e di come questo potrebbe influire sulle combinazioni di farmaci specifici che si dovrà utilizzare per riattivare i geni, RNA non codificanti e microRNA all'interno di queste regioni cancro colpite."

"Ora che abbiamo un cancro alla prostata dell'epigenoma mappa, il nostro prossimo passo sarà quello di capire il meccanismo che sta guidando la riduzione della cromatina, o la riduzione del genoma all'interno di questi" Lean Mean Machines ". In altre parole, qual è il legame tra la genetica e epigenetica ? "

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