ScienceHub #12: Геномный анализ сигнальных систем

В проекте ScienceHub ученые в своих лабораториях рассказывают о текущих исследованиях, новых технологиях и перспективных направлениях развития науки. В этом выпуске мы побеседовали с заведующим лабораторией биоинформатики Центра детской гематологии, онкологии и иммунологии им. Дмитрия Рогачева, доктором биологических наук Антоном Буздиным о биомедицинских задачах биоинформатики, выборе правильного метода лечения рака и роли сигнальных путей в клетке человека.

Биоинформатика — это метод, инструмент, который можно применить для решения совершенно разных задач. Можно исследовать разнообразие видов лишайников, а можно моделировать развитие болезни у человека, или разрабатывать новое лекарство, или моделировать фундаментальные процессы, связанные с жизнью бактерий. Все, что исследует биология, можно исследовать при помощи биоинформатики. Насущная необходимость в биоинформатике появляется, как только объем получаемых данных становится большим. Настолько большим, что вручную его обработать нельзя. Тут очень важно, чтобы было понимание задачи. Задачи, как правило, биологические или биомедицинские, как в нашем центре. Мы занимаемся 95% времени раковыми опухолями человека, преимущественно детскими.

Важнейшие процессы внутри клетки организованы из блоков, которые можно дробить на более мелкие части, во взаимодействии между генными продуктами в клетке можно опускаться на сколь угодно низкий уровень. Но, к сожалению, на уровне сегодняшних технологий исследования на очень детальном уровне не позволяют ответить фактически ни на один вопрос функциональной генетики. Делать выводы можно, исходя из поведения не единичных генных продуктов, а их конгломератов. Конгломераты могут быть самыми разными. На уровне регуляции важнейших клеточных процессов это так называемые сигнальные пути. Сигнальный путь — это совокупность узлов внутри клетки, по которым передается информация, ведущая к активизации какого-то процесса. Узлы — это продукты генов, это, как правило, белки, которые передают информацию от узла к узлу. И акт передачи этой информации — единица активации сигнального пути.

Для рака молочной железы сегодня существует множество альтернативных методов лечения. При морфологическом сходстве опухолей, когда они выглядят одинаково на гистологических аппаратах у разных пациентов, эффективность лечения получается совершенно разная. Наша задача была понять, какие на молекулярном уровне факторы отвечают за то, что опухоли по-разному лечатся, разными курсами терапии. Проведя сложный анализ как баз данных, так и собственных экспериментальных образцов, мы определили сигнальные пути, которые являются маркерами, предикторами, предсказателями поведения опухолевой ткани с точки зрения ответа на тот или иной вид терапии. Комбинация таких сигнальных путей позволила нам сделать диагностическую систему, которая позволяет эффективно предсказать ответ пациента на 15 из 24 возможных одобренных видов лечения.