Исследователи из ВШЭ выявили гены, играющие ключевую роль в метастазировании рака молочной железы. Результаты исследования опубликованы 14 апреля в журнале PLOS ONE. В каждой клетке человека присутствует огромное количество различных молекул: ДНК, РНК, белки и т.д. Одними из важнейших классов молекул, способных взаимодействовать друг с другом, являются микроРНК, их гены-мишени и факторы транскрипции.

МикроРНК – маленькие молекулы, способные напрямую уменьшать концентрацию (экспрессию) генов-мишеней, а факторы транскрипции могут как повышать, так и снижать экспрессию микроРНК и генов. В здоровых клетках такие взаимодействия необходимы для нормального функционирования, тогда как в раковых клетках некоторые связи “ломаются”, позволяя опухоли распространяться и уклоняться от лекарств.

Ученые факультета биологии и биотехнологии ВШЭ Степан Нерсисян и Александр Тоневицкий вместе с коллегами из МГУ им. Ломоносова (Алексей Галатенко, Владимир Галатенко) разработали программу, позволяющую строить сеть внутриклеточных взаимодействий раковых клеток, и выявили ключевые молекулы, отвечающие за метастазирование рака молочной железы.

На первом этапе с помощью машинного обучения была построена и программно реализована математическая модель, позволяющая строить сети взаимодействий микроРНК, их мишеней и факторов транскрипции. В отличие от других программ созданная исследователями разработка позволяет интегрировать различные источники данных. Они включают в себя как базы данных взаимодействий, так и профили экспрессии рассматриваемых молекул, например, в реальных опухолях. Воспользоваться программой может любой желающий.

Затем, используя сеть взаимодействий рака молочной железы, авторы исследования выявили важнейшие молекулы, участвующие в процессе метастазирования рака молочной железы. Так, фактор транскрипции E2F1 оказался ключевым регулятором большого количество генов-маркеров, экспрессия которых позволяет с высокой точностью предсказывать, будут ли у пациента метастазы или нет.

“Мы выдвинули гипотезу, что наиболее активные молекулы из построенной сети могут содержать в себе прогностическую информацию: если с ними что-то не так в первичной опухоли, то множество испорченных взаимодействий может увеличивать вероятность развития метастазов. В первом приближении гипотеза подтвердилась. Более того, большой процент от найденных прогностических генов оказался непосредственно связан с активностью одной молекулы – E2F1,” – говорит младший научный сотрудник Международной лаборатории микрофизиологических систем ВШЭ Степан Нерсисян.