Tehnika koja omogućava naučnicima da snime mutacije gena i obrasce genske aktivnosti u pojedinačnim ćelijama proširena je i na spajanje RNK, u studiji koju su vodili istraživači iz Veill Cornell Medicine, njujorškog Genom centra i Centra za rak princeze Margaret u Toronto. Bolje razumevanje kako aberacije u ovom procesu utiču na razvoj i ponašanje ćelija je ključno za razumevanje raka i drugih bolesti.
Spajanje RNK se odnosi na rezanje i ponovno sastavljanje RNK transkripata aktivnih gena. Suštinski proces u ćelijama, spajanje RNK se vrši na transkriptima većine gena, i za bilo koji dati gen može dati do nekoliko različitih proteina sa barem suptilno različitim funkcijama. U studiji, objavljenoj u Cell Stem Cell, istraživači su modifikovali jednu od svojih metoda analize ćelija tako da ona takođe daje informacije o spajanju RNK – na način „visoke propusnosti“ koji ga čini praktičnim za detaljnu analizu uzoraka tkiva. .
Tim je koristio novu metodu da otkrije kako mutacije u genima koji kontrolišu spajanje RNK dovode do vrste raka krvi zvanog mijelodisplastični sindrom (MDS).
„Mutacije koje menjaju proces spajanja RNK leže u osnovi mnogih karcinoma i drugih poremećaja“, rekao je ko-stariji autor studije dr Dan Landau, vanredni profesor medicine na Odseku za hematologiju i medicinsku onkologiju na Veill Cornell Medicine, član osnovnog fakulteta. iz Njujorškog centra za genome i onkolog u NevIork-Presbiterian/Veill Cornell Medical Center. „Ovaj rad nam omogućava da pratimo uticaje tih promena na neviđenom nivou detalja.
Prvi autori studije bili su postdoktorski istraživač dr Mariela Kortes-Lopez, specijalista za bioinformatiku Paulina Chameli i postdoktorski istraživač dr Allegra Havkins, svi iz Landau laboratorije tokom studije; i dr Robert Stenli, postdoktorski saradnik u Memorijalnom centru za rak Sloun Ketering.
Dr Landau i njegova laboratorija proučavaju poreklo i evoluciju karcinoma, kao i predmaligna stanja koja mogu dovesti do raka. Da bi olakšali svoje istraživanje, oni su razvijali nove tehnike „jednoćelijske multi-omike“, koje omogućavaju profilisanje više slojeva informacija u pojedinačnim ćelijama. Tehnike sa jednom ćelijom izbegavaju ograničenja tradicionalnih metoda koje analiziraju masovne mešavine ćelija.
Dr Landau i kolege su 2019. godine razvili tehniku pod nazivom genotipizacija transkriptoma (GoT), koja je po prvi put omogućila visoko propusno profilisanje genskih mutacija i obrazaca ekspresije gena u pojedinačnim ćelijama. U novoj studiji, tim je modifikovao metod sekvenciranja RNK koji se koristi za GoT tako da se informacije o spajanju RNK mogu izvući i iz njega.
Istraživači su takođe integrisali ono što je bio poseban metod za otkrivanje proteinskih površinskih markera na pojedinačnim ćelijama. Rezultirajuća tehnika „GoT-Splice“ može snimiti četiri različita sloja informacija iz pojedinačnih ćelija.
Istraživači su pokazali potencijal GoT-Splice-a koristeći ga za proučavanje oblika MDS-a u kojem ćelije koštane srži pacijenata često sadrže mutacije u SF3B1, genu koji ima centralnu ulogu u procesu spajanja RNK. Pacijenti sa ovim tipom MDS imaju nizak nivo funkcionalnih crvenih krvnih zrnaca, a njihova koštana srž pokazuje značajno prisustvo nezrelih crvenih krvnih zrnaca sa karakterističnim abnormalnostima.
Uz GoT-Splice, tim je analizirao desetine hiljada ćelija pacijenata, detaljno opisujući abnormalne događaje spajanja RNK u genima uključenim u preživljavanje ćelija, sazrevanje ćelija i druge ključne procese – i pokazujući kako se ovi uticaji razlikuju u različitim podtipovima nezrelih krvnih ćelija.
Nalazi su osvetlili kako mutacija SF3B1, koja nastaje u ćelijama srži poput matične, naginje skale procesa sazrevanja prema crvenim, a ne belim krvnim zrncima, uzrokuje karakteristične abnormalnosti koje se vide kod nezrelih crvenih krvnih zrnaca u MDS-u i dozvoljavaju mutaciju. ćelije da se razmnožavaju i prežive duže nego što bi inače.
„GoT-Splice nam je omogućio po prvi put da direktno povežemo ovu mutaciju SF3B1 sa specifičnim promenama koje se primećuju u ovim nezrelim crvenim krvnim zrncima u MDS-u“, rekao je ko-stariji autor dr Federiko Gaiti, postdoktorski istraživač u Landauu. laboratoriju tokom studija, sada docent u Centru za rak princeze Margaret u Torontu.
Podvlačeći kliničku važnost nalaza, istraživači su otkrili da je jedan od gena čije je normalno spajanje RNK poremećeno mutacijom SF3B1 BAKS, posrednik ključnog mehanizma protiv raka koji se zove apoptoza. BAKS mutacije su ranije bile povezane sa razvojem rezistencije na lek venetoklaks kod nekih pacijenata sa leukemijom.
Koristeći GoT-Splice, istraživači su takođe otkrili promene slične MDS-u u ćelijama srži ljudi sa stanjem bez simptoma koje se zove klonska hematopoeza (CH) – blago abnormalna proliferacija jedne vrste krvnih ćelija – u ovom slučaju koja uključuje mutacije SF3B1.
„Taj nalaz kod pacijenata sa CH sugeriše da linija između CH i očigledne bolesti može biti više kvantitativna nego kvalitativna – ako je klon abnormalnih ćelija relativno mali, onda ostatak koštane srži može da nadoknadi“, rekao je dr Landau, koji je takođe član Centra za rak Sandra i Edvard Mejer u Veill Cornell Medicine.
On i njegov tim planiraju da nastave da koriste GoT-Splice kao svestran alat za otkrivanje detalja o tome kako mutacije gena dovode do bolesti.
