Исследователи обнаружили, что нормальное развитие груди зависит от генетического “ тормоза ”, белкового комплекса, который заставляет замолчать ряд генов.
Команда продемонстрировала, что комплекс белков под названием PRC2 (Polycomb Repressive Complex 2) необходим для развития ткани молочной железы (груди) из стволовых клеток. Они также определили, что некоторые виды рака груди могут развиться в результате потери PRC2.
Исследование, которое объединило передовые системы культур тканей и методы биоинформатики, возглавил д-р. Ева Михалак, профессор Джейн Висвадер, профессор Гордон Смит и профессор Джефф Линдеман. Он был опубликован в журнале PLOS Biology.
С одного взгляда
Развитие ткани груди из стволовых клеток – это строго регулируемый процесс, на который влияют многие гены, которые могут включаться или выключаться на разных стадиях и в разных клетках.
Исследователи продемонстрировали, что развитие груди зависит от генетического «тормоза», называемого PRC2, белкового комплекса, который заставляет замолчать многие гены. Ошибки в этом процессе могут быть связаны с развитием рака груди с плохим прогнозом.
Исследование опиралось на систему культуры ткани, называемую органоидами молочной железы, которая позволила исследователям точно определить, как PRC2 способствует нормальному развитию ткани груди.
Гены молчания
Геном содержит множество генов, которые необходимы для определенных процессов в разных частях тела или требуются только в определенные моменты во время развития. Системы, которые правильно включают или выключают определенные гены в определенных клетках, имеют решающее значение для нормального биологического функционирования, и сбои в этом процессе приводят к возникновению многих типов рака.
Профессор Висвадер сказал, что PRC2 – это комплекс белков, который предотвращает экспрессию больших участков генома. "Это одновременно заставляет замолчать несколько генов, что оказывает существенное влияние на клетку," она сказала. "Ранее мы определили роль некоторых белков в PRC2 во время развития груди, но мы хотели понять важность всего белкового комплекса для этого процесса."
Команда обнаружила, что без неповрежденного комплекса PRC2 ткань молочной железы не может развиваться. Михалак сказал. "Мы смогли связать это с потерей клеток-предшественников молочной железы, которые являются клетками-предшественниками, участвующими в развитии тканей. Благодаря нашему сотрудничеству с экспертами в области биоинформатики мы смогли определить гены, которые активировались в результате потери PRC2, и то, как это подавляло развитие молочной железы," она сказала.
Исследование может иметь значение для понимания того, как развивается рак груди, сказал профессор Линдеман, который также является онкологом в Онкологическом центре Питера МакКаллума.
"Некоторые виды рака молочной железы с плохим прогнозом нарушили активность PRC2, предполагая, что этот комплекс заглушает гены, которые стимулируют развитие рака," он сказал. "Биоинформатические исследования экспрессии генов в ткани молочной железы, в которой отсутствует PRC2, под руководством профессора Смита показали, что эта ткань имеет много общего с раком молочной железы с низким уровнем клаудина, который имеет особенно плохой прогноз. Это подтверждает наш вывод о том, что клетки с неправильной регуляцией генов предрасположены к превращению в раковые клетки."
Успех через инновации
Открытия команды основывались на генетических моделях, которые не содержали комплекса PRC2, но это представляло существенные технические препятствия. "Без PRC2 молочные железы не могут развиваться – это означает, что нет клеток для изучения с использованием обычных моделей," Доктор. Михалак сказал.
"Мы воспользовались преимуществами недавно разработанной системы культивирования тканей, органоидов молочной железы, которые выращиваются из отдельных стволовых клеток молочной железы в трехмерные структуры, которые можно выращивать в лаборатории, но воспроизводят нормальное развитие ткани молочной железы.
"Используя этот подход, мы могли позволить начать развитие молочной железы, а затем удалить PRC2 из системы, чтобы мы могли изучить влияние его потери на развитие ткани молочной железы."
Профессор Висвадер сказал, что это был первый раз, когда органоиды молочной железы были использованы для решения проблемы изучения генов, которые необходимы для сложных процессов. "Есть много генов, которые оказывают сложное и решающее влияние на процессы развития, и их традиционно было очень трудно изучать.
"Мы рады возможности использования органоидов молочной железы для исследования других регуляторов генного контроля."