PAN informacje

Pierwszy „Atlas obszarów regulatorowych aktywnych w glejakach o różnym stopniu złośliwości” stworzyli naukowcy z Instytutu Podstaw Informatyki PAN, Instytutu Nenckiego PAN i Uniwersytetu Warszawskiego. Opracowanie pozwala lepiej zrozumieć mechanizmy rozwoju glejaków. Wyniki badań opublikowało czasopismo „Nature Communications”.

Świeżo wycięte preparaty glejaka pobrano od chorych reprezentujących główne grupy złośliwości glejaka: astrocytoma pilocyticum, astrocytoma diffuse oraz glejoblastoma. U każdego chorego zebrano dane kliniczne. Tkanki glejaka homogenizowano do postaci zawiesiny pojedynczych komórek, a eksperymentalnie zdefiniowane liczby komórek dzielono na porcje, które przetwarzano do eksperymentów RNA-seq, ATAC-seq, ChIP-seq lub metylacji DNA. Przeprowadzono analizę różnic profili epigenomowych i transcyptomowych w różnych klasach glejaka, a następnie zidentyfikowano związane z nimi mechanizmy regulacyjne. Wyniki wszystkich eksperymentów obejmujących cały genom zostały udostępnione w przeglądarce genomów. Źródło: Instytut Podstaw Informatyki PAN

Zaburzenie kontroli ekspresji genów to zjawisko występujące w guzach mózgów – glejakach – które powoduje niekontrolowany rozrost guza i zaburzenia funkcji mózgu. Złośliwe, odporne na leczenie glejaki najczęściej spotyka się u osób starszych, a łagodne, z większą szansą na wyleczenie, głównie u dzieci.

Zespół, który pracował nad atlasem przeprowadził kompleksową, cało-genomową analizę wzorców epigenetycznych w ponad 30 próbkach guzów łagodnych i złośliwych zebranych w warszawskich ośrodkach klinicznych. Po raz pierwszy naukowcy porównali jednocześnie wzorce otwartości chromatyny, stanu histonów, metylacji DNA i ekspresji genów. Umożliwiło to wskazanie funkcjonalnych wzmacniaczy ekspresji sterujących ekspresją odległych genów i promotorów, które kontrolują ekspresję sąsiednich genów w próbkach oraz konkretnych procesów powiązanych ze złośliwością glejaków.

Nowy mechanizm rozwoju glejaka

Naukowcy wskazali zaburzenia ekspresji genów w glejakach o niskiej i wysokiej złośliwości i nowy mechanizm, który reguluje inwazyjność guzów mózgu. Przewidzieli nową ścieżkę regulacji ekspresji genów powiązaną ze stopniem złośliwości glejaków i potwierdzili, że w komórkach glejaków kontroluje ona migrację i inwazyjność komórek. Opracowany przez nich atlas aktywnych obszarów regulatorowych w glejakach o różnym stopniu złośliwości i w mózgu jest dostępny online.

„Nasze badania doprowadziły do powstania pierwszego, kompleksowego atlasu aktywnych elementów regulatorowych w glejakach, który umożliwił identyfikację funkcjonalnych wzmacniaczy ekspresji i promotorów w próbkach pacjentów. To kompleksowe podejście ujawniło wzorce epigenetyczne wpływające na ekspresję genów w łagodnych glejakach oraz nowy mechanizm powiązany ze złośliwością guzów obejmujący ścieżkę sygnałową kierowaną przez czynnik FOXM1 i kontrolująca inwazyjność i migracje komórek glejaka.” -mówią dr Karolina Stępniak i dr Jakub Mieczkowski z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN, główni autorzy publikacji.

Udostępniony atlas zawierający ogromny zbiór danych pozwoli zrozumieć znaczenie niekodujących regionów genomu, które są aktywne w mózgu, i mechanizmów kluczowych dla rozwoju glejaków oraz dokonywać nowe odkrycia.

Interdyscyplinarne badania przeprowadziły trzy zespoły: prof. Bożeny Kamińskiej z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN, dr. hab. Bartosza Wilczyńskiego z Wydziału Matematyki, Informatyki i Mechaniki UW i dr. Michała J. Dąbrowskiego z Instytutu Podstaw Informatyki PAN. Projekt Symfonia 3 pt. „Atlas obszarów regulatorowych specyficznych dla mózgu ludzkiego – nowe narzędzie odkrywania ścieżek powodujących wybrane choroby mózgu” był finansowany z grantu Narodowego Centrum Nauki.

Artykuł „Mapping chromatin accessibility and active regulatory elements reveals pathological mechanisms in human gliomas” w „Nature Communications”.

Oprac. na podstawie informacji Instytutu Podstaw Informatyki PAN