Компьютерно-экспериментальный анализ молекулярных механизмов регуляции экспрессии генов в клетках опухолей головного мозга
Фундаментальная научная задача проекта — компьютерно-экспериментальное исследование механизмов регуляции экспрессии генов в клетках тканей головного мозга, связанных с развитием опухолей. Исследование включает биоинформационные исследования имеющейся информации по экспрессии генов, полученной с помощью микрочиповых технологий и секвенирования транскриптом в выборках пациентов с глиомами головного мозга человека и собственные экспериментальные исследования на культурах клеток глиом.
Для тестирования модели влияния экспрессии генов на развитие опухолей будут использоваться культуры клеток, полученные из биопсийного материала и лабораторные животные. Технические задачи включают подготовку и поддержание клеточных культур из нормальной и трансформированной тканей головного мозга человека, исследование изменения экспрессии генов. Задачи биоинформатики в рамках проекта включают разработку компьютерных программ измерения экспрессии генов в геноме и поиска дифференциально экспрессирующихся генов, анализ имеющихся данных экспрессии генов в клетках мозга и секвенирования транскриптом, и представление моделей генных сетей для исследуемых тканей. Будет создана интегрированная база данных по экспрессии генов в клетках головного мозга, с веб-интерфейсом, содержащая ссылки на международные ресурсы и собственные эксперименты по анализу экспрессии генов в нормальной ткани и опухоли.
Ключевые слова : биоинформатика, компьютерная геномика, клетки мозга, культуры клеток, глиомы, стволовые клетки опухолей, регуляция транскрипции, транскриптом, экспрессия генов, микрочипы, секвенирование
Фундаментальная научная проблема проекта — поиск генов, нарушение экспрессии которых связано с развитием опухолей мозга (глиом), с помощью современных высокопроизводительных технологий секвенирования транскриптом и экспрессионных микрочипов. В настоящее время все большее подтверждение получает гипотеза о существовании раковых стволовых клеток (Vescovi et al., 2006; Floor et al., 2012). В настоящее время возможности терапии злокачественных глиом, и даже прогноза развития глиом остаются крайне ограниченными. Для поиска новых генных диагностик и мишеней терапии глиом требуется интеграция существующих данных о молекулярных основах развития злокачественных глиом и дальнейшие детальные исследования транскриптома стволовых клеток опухолей мозга.
Решение этой проблемы опирается на компьютерно-экспериментальное исследование механизмов регуляции экспрессии генов в клетках здоровых тканей головного мозга и глиом. Работа включает биоинформационные исследования имеющихся данных по экспрессии генов, полученных с помощью микрочиповых технологий и секвенирования транскриптом в выборках пациентов с глиомами головного мозга человека и доступных данных по нормальным тканям (базы данных GEO NCBI, Cancer Gene Atlas, Allen Brain Atlas). Для исследования влияния экспрессии генов на развитие опухолей будут использоваться культуры клеток глиом и нормального мозга, полученные из имеющегося биопсийного материала и лабораторные животные.
Технические задачи включают подготовку и содержание, культур клеток нормальной и трансформированной ткани головного мозга, подготовку препаратов, экстракцию РНК, выполнение экспериментов по определению экспрессии генов с помощью ПЦР, по секвенированию транскриптом клеток головного мозга (RNA-seq). Задачи биоинформатики в рамках проекта включают: разработку компьютерных программ тканеспецифичного анализа экспрессии генов, обработку имеющихся данных по экспрессии клеток в глиомах, поиск дифференциально экспрессирующихся генов и некодирующих РНК, характеризующих нормальные и трансформированные клетки головного мозга, создание веб-интерфейса интегрированной базы данных по экспрессии генов в клетках головного мозга со ссылками на международные ресурсы и собственные эксперименты.