Mikromacierzowe profilowanie genomu i transkryptomu w dziecięcej ostrej białaczce mieloblastycznej w poszukiwaniu genów odpowiedzialnych za lekooporność

Mikromacierzowe profilowanie genomu i transkryptomu w dziecięcej ostrej białaczce mieloblastycznej w poszukiwaniu genów odpowiedzialnych za lekooporność

  • Kierownik projektu: dr n. med. Joanna Szczepanek, Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu
  • Tytuł projektu: Mikromacierzowe profilowanie genomu i transkryptomu w dziecięcej ostrej białaczce mieloblastycznej w poszukiwaniu genów odpowiedzialnych za lekooporność
  • Konkurs: SONATA 2, ogłoszony 15 września 2011 r.
  • Panel: NZ5
Joanna Szczepanek w laboratorium

Ostra białaczka mieloblastyczna (AML) jest niejednorodną grupą chorób ze znaczną zmiennością przebiegu klinicznego oraz odpowiedzi na leczenie, jak również dużym zróżnicowaniem genetycznym i molekularnym. Główną przyczyną nieskuteczności terapii przeciwbiałaczkowej, występującej u połowy pacjentów, jest pojawienie się oporności na stosowane leki. W przypadku tak złożonego problemu klinicznego, badanie poszczególnych czynników na ogół jest niewystarczające. Aktualnie dużym uznaniem cieszy się, coraz powszechniej stosowana w tego typu analizach, technologia mikromacierzy. Mikromacierz to płytka szklana lub plastikowa z naniesionymi w regularnych pozycjach mikroskopowej wielkości polami, zawierającymi różniące się od siebie sekwencją fragmenty kwasów nukleinowych (sondy). Identyfikacja obecności w próbce komplementarnej do sondy cząsteczki DNA lub RNA jest możliwa dzięki specyficznej hybrydyzacji. W technice tej można jednocześnie prowadzić badania wielu tysięcy genów. Otrzymany zestaw wyników dla danego pacjenta nazywa się profilem genetycznym. Mianem profilu ekspresji genów określa się zarówno pełen zestaw pomiarów ekspresji genów, jak również pewną jego wyselekcjonowaną część, charakterystyczną dla danego typu komórki czy tkanki lub jej stanu czynnościowego.

Celem projektu będzie poznanie genetycznych uwarunkowań reakcji komórek na leki przeciwnowotworowe oraz oporności na nie. W tym celu w projekcie planuje się określenie jednoczesnego profilu oporności in vitro na cytostatyki oraz profilu genetycznego za pomocą mikromacierzy CGH i ekspresyjnych, oraz określenie ich znaczenia w odpowiedzi na terapię. Oczekuje się, że badania doprowadzą do zidentyfikowania nowych, wcześniej nieopisanych zależności pomiędzy opornością in vitro, zmianami cytogenetycznymi i zróżnicowaniem wzorca ekspresji genów.

Pierwszy etap badań obejmuje wykonanie testów cytotoksyczności dla kilku rodzajów leków przeciwnowotworowych, m.in. dla cytarabiny, etopozydu, daunorubicyny, idarubicyny, mitoxantronu, fludarabiny oraz cyklofosfamidu. Główną część projektu stanowi analiza mikromacierzowa obejmująca identyfikację zmian na poziomie genomu oraz transkryptomu. Opracowane profile zostaną zweryfikowane za pomocą techniki PCR czasu rzeczywistego (qPCR), czułej i specyficznej metodzie monitorowania ilości produktu w każdym cyklu prowadzonej reakcji amplifikacji. W celu interpretacji obserwowanych różnic pomiędzy pacjentami wrażliwymi i opornymi, zostanie wykonana analiza danych o obecności i ekspresji genów w obrębie kluczowych szlaków metabolicznych oraz próba rekonstrukcji sieci regulatorowych. W dalszej perspektywie zostanie określony związek profilu oporności na cytostatyki in vitro z profilem cytogenetycznym, wynikami leczenia oraz porównanie z innymi czynnikami ryzyka. Opracowane wzorce genetyczne zostaną zinterpretowane także dla tradycyjnych danych klinicznych i czynników prognostycznych (np. wiek, liczba komórek, cytogenetyka, dane o przeżyciu).

Joanna Szczepanek w laboratorium podczas pipetowania

Uzyskane wyniki mogą być użyteczne w poznaniu genetycznych determinatów niewrażliwości komórek białaczkowych na terapię, w odniesieniu do poszczególnych leków. Uważa się, że określenie ich wzajemnej korelacji umożliwi identyfikację genetycznego podłoża lekooporności oraz doprowadzi do lepszego poznania i zrozumienia molekularnych mechanizmów chemiooporności dla kilku cytostatyków. Taka wiedza może mieć znaczenie dla stratyfikacji, identyfikacji nowych czynników prognostycznych oraz monitorowania komórkowej odpowiedzi na leczenie. Identyfikacja kluczowych dla procesu genów, analiza poszczególnych zmian genetycznych i rozumienie ich współdziałania może mieć wpływ na przewidywanie rokowania i pomoże wyjaśnić ich użyteczność w terapii ostrych białaczek dostosowanej do oceny ryzyka.

Uzyskane wyniki wieloaspektowej analizy genomu i transkryptomu w kontekście oporności in vitro na cytostatyki w ostrych białaczkach mogą być potencjalnie użyteczne dla indywidualizacji podejścia do terapii ostrych białaczek u dzieci. W konsekwencji mogą przyczynić się do obniżenia kosztów leczenia oraz usprawnienia molekularnej diagnostyki oraz mieć znaczenie dla poprawy wyników leczenia.

W ramach projektu powstanie pięcioosobowy zespół specjalizujący się w badaniach z zakresu genomiki strukturalnej i funkcjonalnej, z wykorzystaniem technologii mikromacierzy. Dodatkowe wsparcie w realizacji projektu zapewnią: prof. dr hab. med. Jan Styczyński oraz prof. dr hab. Andrzej Tretyn. Zespół będzie pracował przede wszystkim w specjalistycznych laboratoriach Interdyscyplinarnego Centrum Nowoczesnych Technologii (ICNT) UMK, gdzie uzyska dostęp do kompletnego zaplecza aparaturowego.


Dr n. med. Joanna Szczepanek

Adiunkt w Katedrze Fizjologii Roślin i Biotechnologii UMK w Toruniu. W 2010 r. obroniła z wyróżnieniem rozprawę doktorską na stopień doktora nauk medycznych. Interesuje się przede wszystkim biologią molekularną i możliwościami jej wykorzystania w medycynie. W swojej dotychczasowej pracy uczestniczyła w realizacji 4 projektów badawczych (jako wykonawca: Grantu MNiSW oraz Grantu UMK oraz jako kierownik 2 projektów typu Voucher Badawczy). W trakcie dotychczasowych badań wykonywała przede wszystkim analizy profilu ekspresji genów techniką mikromacierzy w dziecięcych białaczkach. Uczestniczyła również w realizacji projektów skupiających się na analizie korelacji zmian w poziomie ekspresji genów z występowaniem chorób nowotworowych przewodu pokarmowego, włóknienia nerek i przepuklin u dorosłych oraz genotypowaniem w o obrębie genu NOD2/CARD15. Jest współautorką 16 prac pełnotekstowych opublikowanych w recenzowanych czasopismach, dorobek uzupełnia 8 doniesień zjazdowych. Za swoją aktywność naukową otrzymała nagrodę zespołową (dwukrotnie) oraz indywidualną Rektora UMK. Dwukrotnie otrzymała również I nagrodę na najlepszą pracę zgłoszoną na konferencję: (1) Polskiego Towarzystwa Onkologii i Hematologii Dziecięcej (PTOiHD) oraz (2) Polskiego Towarzystwa Nefrologicznego (PTN).