Используя данные о пациентах с раком молочной железы, взятые из Атласа генома рака, молекулярные биологи Курт М. Хорват и Роберт У. Телл использовали мощные вычислительные и биоинформатические методы для обнаружения паттернов экспрессии генов в двух подтипах рака. Они обнаружили, что небольшое количество генов активируется с помощью передачи сигналов белка STAT3 при базальном раке молочной железы, но не при раке просвета молочной железы.Базальный рак — это категория, которая включает в себя ряд различных видов рака молочной железы, в том числе очень агрессивную форму, называемую тройным отрицательным раком.«Нельзя лечить рак груди как одно заболевание», — сказал Хорват. «Рак описывает многие молекулярные процессы, которые пошли не так.
На основании большого количества данных мы выяснили, что активность STAT3 коррелирует с различными паттернами экспрессии генов в одном типе рака груди, но не в другом».Результаты опубликованы в раннем онлайн-выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).Результаты предполагают, что необходимо провести клиническое исследование препарата, ингибирующего STAT3, у пациентов с базальным раком и раком просвета, сказал Хорват.
В настоящее время не существует таблеток или инъекций, направленных на STAT3 для пациентов с раком груди.Хорват — профессор молекулярной биологии в Северо-Западном колледже искусств и наук Вайнберга и профессор микробиологии-иммунологии и медицины в Медицинской школе Файнберга Северо-Западного университета.Предыдущие исследования показали, что белок STAT3 проявляет повышенную активность при многих формах рака груди, но его роль до конца не изучена. Исследование Хорват и Телля — первое опубликованное исследование, в котором сравниваются подтипы рака груди и паттерны экспрессии генов, связанных с STAT3, в опухолях пациентов-людей.
Хорват подчеркнул, что это статистический анализ, и результаты должны быть подтверждены тщательными лабораторными и клиническими экспериментами. Он планирует провести такое исследование с коллегами из Онкологического центра Роберта Х. Лурье Северо-Западного университета.
«Атлас генома рака — это действительно обширная и постоянно растущая база данных общедоступных данных, созданная для того, чтобы помочь нам понять рак», — сказал Хорват, соруководитель программы «Передача сигналов при раке» в Онкологическом центре Лурье. «Это позволяет ученым-основателям задавать интересные вопросы о раке и вносить свой вклад в клиническую помощь».Хорват и Телль заметили, что существует много четко видимых паттернов общей экспрессии генов — при которых определенные гены включены, а определенные гены выключены — в базальных формах рака. Эти четкие закономерности не наблюдались при раке просвета.
«Это открывает возможность того, что передача сигналов, специфичных для подтипа рака, управляется STAT3, и что ингибиторы STAT3 могут быть более эффективными у пациентов, у которых диагностирован базальный рак, чем у пациентов с раком просвета», — сказал Хорват.STAT3 означает «преобразователь сигнала и активатор транскрипции 3», фактор транскрипции (белок), кодируемый геном STAT3 у человека. Помимо своей известной роли в раковых клетках, STAT3 также является важным медиатором сигналов цитокинов и факторов роста в нормальных клетках, которые важны для различных процессов, включая иммунитет и воспаление.Телль, научный сотрудник лаборатории Хорватии, сильно интересовался раком и обладал большим опытом в вычислительной биоинформатике.
Чтобы разработать исследование, он объединил эти два элемента с давним вниманием лаборатории Хорвата к STAT3, который был вовлечен в рак в целом как возбудитель и фактор выживания.Хорват и Телль идентифицировали 84 гена, которые по-разному экспрессируются в базальных раковых опухолях по сравнению с раком просвета. По словам Хорват, эти гены в высшей степени репрезентативны для иммунного ответа и воспалительных процессов и соответствуют роли STAT3.
В интенсивном анализе Телль и Хорват были использованы данные 825 пациентов с раком груди со всей страны, каждая из которых содержит сотни точек данных. Данные включали экспрессию белка, фосфорилирование белка, которое указывает, какие сигнальные пути активированы, а также экспрессию информационной РНК и микроРНК.
Чтобы отсортировать огромные объемы данных, исследователи воспользовались Quest, высокопроизводительной вычислительной системой в Northwestern. Компьютерный кластер, который они использовали, предлагал процессоры и оперативную память (RAM), эквивалентные восьми мощным настольным компьютерам, соединенным вместе.Фонд H и программа обучения передаче сигналов в раке Национального института рака поддержали исследование.
Название статьи: «Биоинформатический анализ выявляет паттерн экспрессии гена, ассоциированного со STAT3, специфичный для базальноподобного рака молочной железы в опухолях человека». Хорват и Телль — авторы статьи.