Projekti / Programi
Vloga polimorfizmov v segregacijskih genih pri raku
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.04.00 |
Medicina |
Onkologija |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B007 |
Biomedicinske vede |
Medicina (človek in vretenčarji) |
| Koda |
Veda |
Področje |
| 3.02 |
Medicinske in zdravstvene vede |
Klinična medicina |
rak želodca, adenokarcinom, kromosomska nestabilnost, anevploidnost, mitozni segregacijski geni, genetski polimorfizem, SNP, GWAS, AURKA, ZW10, ZWINT, TPX2, BUB1B, funkcijska analiza, genske inačice, kvasni testni sistem
Raziskovalci (11)
| št. |
Evidenčna št. |
Ime in priimek |
Razisk. področje |
Vloga |
Obdobje |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
16104 |
dr. Apolonija Bedina Zavec |
Biotehnologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
152 |
| 2. |
18622 |
dr. Nataša Debeljak |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
241 |
| 3. |
21395 |
dr. Petra Hudler |
Medicina |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
152 |
| 4. |
29388 |
dr. Nina Kočevar Britovšek |
Naravoslovje |
Raziskovalec |
2013 |
36 |
| 5. |
06135 |
dr. Radovan Komel |
Biokemija in molekularna biologija |
Vodja |
2013 - 2016 |
1.054 |
| 6. |
14305 |
dr. Mirjana Liović |
Metabolne in hormonske motnje |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
147 |
| 7. |
10614 |
dr. Mirko Omejc |
Onkologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
259 |
| 8. |
34353 |
dr. Marija Rogar |
Biokemija in molekularna biologija |
Mladi raziskovalec |
2013 - 2016 |
25 |
| 9. |
06013 |
dr. Damjana Rozman |
Biokemija in molekularna biologija |
Raziskovalec |
2013 - 2016 |
887 |
| 10. |
33735 |
dr. Neja Šamec |
Biokemija in molekularna biologija |
Tehnični sodelavec |
2013 - 2015 |
82 |
| 11. |
33509 |
Tina Zupančič |
Biotehnologija |
Tehnični sodelavec |
2013 - 2014 |
25 |
Organizacije (3)
Povzetek
Študije raka želodca v zadnjih desetletjih so pokazale, da na njegov nastanek in razvoj vplivajo zapletene interakcije med genetskimi in zunanjimi dejavniki. Nove visoko-gostotne tehnologije so razkrile njegovo heterogeno naravo, za katero so značilne spremembe v številnih genih, napake v signalnih poteh, napačni metilacijski vzorci in kromosomska nastabilnost. Ob vseh teh ugotovitvah pa so sami molekulski mehanizmi, ki bi lahko bili odgovorni za inicijacijo in napredovanje raka želodca, še slabo poznani. Na razvoj bolezni poleg omenjenega vplivajo tudi posameznikov imunski sistem in zunanji dejavniki. K temu lahko prištejemo še dejstvo, da se biološke značilnosti tumorjev od posameznika do posameznika zelo razlikujejo, in da tumorje enega bolnika običajno sestavlja več tipov malignih celic, ki imajo različne značilnosti, rastne preference in različne vzorce izražanja genov. Vse več dejstev govori v prid predpostavki, da sta kromosomska nestabilnost (angl. Chromosomal Instability, CIN) in anevploidija verjetno zgodnja dogodka v patogenezi epitelijskih rakov. Obe vrsti kromosomskih napak bi lahko bili odgovorni za počasno kopičenje sprememb v genomu, ki sčasoma privedejo do inaktivacije tumorje zaviralnih genov, aktivacije onkogenov in sprememb v drugih genih, ki spodbudijo transformacijo normalnih celic v maligne celice. Predlaganih je bilo veliko poti, ki bi lahko bile odgovorne za razvoj CIN in anevploidije, med drugim tudi aktivacija telomeraz, okvarjeni popravljalni mehanizmi, ki odpravljajo napake v DNA, in mutacije v regulatornih molekulah celičnega cikla. Novejše raziskave pa kažejo, da je zelo verjetno, da so za njun nastanek odgovorne spremembe v mitotskih genih, predvsem v genih, ki nadzorujejo ločevanje kromatid med mitozo (segregacija). V prid novi hipotezi o vlogi polimorfizmov pri razvoju CIN govori tudi dejstvo, da se večina sporadičnih epitelijskih rakov razvije pri starejših osebah, medtem ko so incijacijske mutacije v onkogenih in tumorje zaviralnih genih navadno veliko bolj agresivne in sprožijo razvoj bolezni v zgodnejšem življenjskem obdobju.
V predlagani raziskavi želimo določiti in preučiti polimorfizme v mitotskih segregacijskih genih pri slovenskih bolnikih z rakom želodca, pri čemer nameravamo uporabiti več različnih metod asociacijskih študij. Vzpostavili bomo metodo za določanje anevploidije v zmrznjenih tumorskih vzorcih s pomočjo pretočne citometrije. Polimorfizme, ki bodo pokazali povezavo z rakom želodca, bomo ovrednotili funkcijsko, z vnosom polimorfizmov v homologne segregacijske gene v kvasovkah, in tako natančneje opredelili njihov učinek na stabilnost genoma. Polimorfne inačice bomo ovrednotili tudi v primarnih in nesmrtnih kulturah sesalskih epiteiljskih celic, s tem, da bomo raziskali njihove ekspresijske vzorce in vpliv na zaustavitev celičnega cikla ter na integriteto centrosomskega cikla. Vlogo promotorskih polimorfizmov bomo preučili tudi s promotorskimi testi, učinek kodirajočih polimorfizmov na zgradbo proteina pa bomo predvideli z in silico matematičnimi modeli.
Pričakujemo, da bomo pridobili nove podatke o genetski nagnjenosti za razvoj raka želodca v slovenskem okolju, o možnih tarčah za zdravljenje, o možnostih zgodnje diagnostike in tudi o metastatskem potencialu rakastih celic. Nove tehnike visoko-gostotnega določanja polimorfnih predelov v genomu so zelo uporabne za določanje velikega števila genomskih sprememb, zato bo njihova uvedba lahko v prihodnosti omogočila preučevanje tudi drugih genskih bolezni. Preučevanje funkcijske vloge genskih polimorfizmov v heterolognih in homolognih sistemih je razmeroma slabo raziskano, zato menimo, da bo uvedba tega na ravni kvasovk prispevala k rezultatom, ki bi lahko pomembno vplivali na podrobnejši vpogled v molekularne mehanizme nastanka malignih celic.
Pomen za razvoj znanosti
Rak želodca je zapletena in heterogena bolezen in kljub temu, da poznamo že veliko genetskih sprememb, ki verjetno vplivajo na njegov razvoj, so natančni mehanizmi patogeneze še vedno nejasni. Več desetletij raziskav je pokazalo, da je razvoj malignih celic večstopenjski in da so zanj odgovorne različne genetske in epigenetske spremembe številnih genov, pri čemer imajo velik vpliv tudi genetsko ozadje posameznikov in zunanji dejavniki. Vse več dejstev govori v prid temu, da je verjetni zgodnji dogodek v patogenezi čvrstih tumorjev, kamor sodi tudi gastrični adenokarcinom, kromosomska nestabilnost (angl. Chromosomal Instability, CIN). Novejše raziskave, ki podpirajo kromosomsko hipotezo, kažejo, da je najbolj verjetno, da so za nastanek CIN in anevploidije odgovorne manjše spremembe v mitotskih genih, in sicer predvsem v genih, ki nadzorujejo integriteto kromosomov. Gre za celične procese, ki uravnavajo nastanek delitvenega vretena, zgradbo in funkcijo kinetohora, centrosomov in mikrotubulov, kondenzacijo kromosomov in ločevanje sestrskih kromatid. Mutacije v genih, ki sodelujejo pri omenjenih procesih so redke, medtem ko so genetske variacije v teh genih pogoste. Genetski polimorfizmi imajo vlogo pri razvoju bolezni tako, da spremenijo profil izražanja genov in s tem vplivajo na njihovo delovanje. Posledica je povečana dovzetnost za razvoj bolezni, vključno z rakom. Enonukleotidne zamenjave (SNP) v mitotskih genih lahko prizadanejo pomnoževanje kromosomov in ločevanje kromatid na način, da spremembe ne sprožijo popravljalnih mehanizmov in/ali celične smrti. V tem pogledu bi CIN kot primarni vzrok bila odgovorna za počasno kopičenje sprememb v genomu, ki sčasoma privedejo tudi do inaktivacije tumorje zaviralnih genov, aktivacije onkogenov in sprememb v drugih genih, ki spodbudijo transformacijo normalnih celic v maligne. V okviru raziskovalnega projekta smo preverili hipotezo, da polimorfizmi v genih, ki so vključeni v uravnavanje nastanka delitvenega vretena in v proces segregacije kromosomov, lahko vplivajo na tveganje za razvoj raka želodca. Naši rezultati so pokazali značilne povezave določenih genetskih različic AURKA, AURKB, AURKC, BUB1R, CASC5, PTTG1 in ZWINT s povečanim tveganjem za razvoj bolezni. Določeni genotipi preučevanih polimorfizmov so vplivali tudi na preživetje in so bili značilno povezani s klinično-histopatološkimi kazalci tumorjev. Izsledki raziskave podpirajo hipotezo o CIN kot zgodnjem vzroku za nastanek in razvoj raka želodca in bi lahko prispevali k boljšemu razumevanju njegove patogeneze in k razvoju zgodnjih diagnostičnih postopkov.
Pomen za razvoj Slovenije
Rak želodca četrti najpogostejši rak (7,6 % vseh rakov) in drugi najpogostejšiu vzrok smrti zaradi raka po svetu (9,6 % vseh smrti zaradi raka). V Sloveniji je po incidenci in po vzroku smrti na šestem mestu in predstavlja 7 % raka pri moških in 4 % raka pri ženskah. Bolezen se začne po 40. letu z vrhom med 60. in 80. letom. Znaki bolezni so neznačilni oz. se pojavijo razmeroma pozno, ko je bolezen že razširjena in skoraj 50 % bolnikov ni primernih za kirurški poseg. Zgodnje odkrivanje raka želodca in izboljšani diagnostični postopki bi v tem pogledu lahko vplivali na izboljšanje skupnega preživetja kot tudi na kakovost življenja bolnikov po odstranitvi prvih neoplazij želodca. Izsledki naše raziskave bi lahko prispevali k boljši diagnostiki, saj odkritje in potrditev več genetskih označevalcev, ki kažejo povezanost s tveganjem za raka želodca oz. celo za določeno obliko te bolezni, omogoča dopolnitev nabora presejalnih označevalcev za določevanje tveganja za razvoj raka želodca. Določeni polimorfizmi bi bili uporabni tudi kot napovedni označevalci. Z njihovim ugotavljanjem bi zdravniki lahko izbirali ostrejši režim kemoterapije pri bolnikih z rakom želodca. Kot primer navajamo polimorfizem rs17747633, za katerega smo pokazali, da imajo bolniki z genotipom AA pogosteje tumorje na gastroezofagealni meji. Ta tip raka je v zadnjih letih v porastu v evropskem prostoru in zanj je značilno slabše preživetje bolnikov, zato bi lahko z določanjem tega polimorfizma lahko odkrili bolezen v zgodnejših fazah, kar bi lahko vplivalo na izboljšanje preživetja bolnikov. Projekt je vseboval tudi pomembno izobraževalno komponento na področju molekularne onkologije, saj je omogočil izvedbo dveh doktorskih del, enega diplomskega dela in treh študentskih raziskovalnih nalog. V tem pogledu je tudi prispeval k vzpostavljanju ustrezne ekspertize na Medicinski fakulteti Univerze v Sarajevu, BiH, in s tem odprl boljše možnosti za eventuelno mednarodno sodelovanje v prihodnosti.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Letno poročilo
2013,
2014,
2015,
zaključno poročilo
