Rearanżacja chromosomalna to rodzaj mutacji występującej w

Nr wniosku: 173662, nr raportu: 19614. Kierownik (z rap.): mgr inż. Aleksandra Maria Pfeifer
Rearanżacja chromosomalna to rodzaj mutacji występującej w nowotworach. Główną przyczyną
powstawania rearanżacji są pęknięcia dwuniciowej helisy DNA. DNA pęka w dwóch różnych miejscach lub
w większej liczbie miejsc. Następnie, systemy naprawcze komórki mają za zadanie naprawę pęknięć poprzez
połączenie ze sobą odpowiednich końców. Jeśli końce zostają połączone w nieprawidłowej konfiguracji,
niezgodnej ze stanem wyjściowym, powstaje rearanżacja. Czasami pęknięcie DNA, prowadzące do powstania
rearanżacji chromosomalnej, pojawia się w obrębie genów. Może to spowodować powstanie genu fuzyjnego
złożonego z części dwóch różnych genów. W procesie transkrypcji, na podstawie genu fuzyjnego powstaje
transkrypt fuzyjny.
Rak brodawkowaty tarczycy jest najczęściej występującym nowotworem złośliwym układu endokrynnego.
U większości chorych na raka brodawkowatego tarczycy znane jest podłoże genetyczne nowotworu.
Najczęściej są to mutacje genów BRAF i RAS oraz rearanżacje genów RET lub NRTK. Istnieje jednak znacząca
grupa pacjentów, u których podłoże genetyczne nowotworu nie jest znane. Rearanżacje genu RET występują
w około 10%-20% przypadków tego nowotworu.
Metoda głębokiego sekwencjonowania jest techniką umożliwiającą odczytanie wielu milionów krótkich
sekwencji DNA w jednym eksperymencie. Zastosowanie tej metody do analizy transkryptomu, pozwala na
poznanie sekwencji oraz względnej ilości cząsteczek mRNA w danym materiale. Na podstawie otrzymanych
wyników eksperymentów, dzięki analizie bioinformatycznej, można wykryć transkrypty fuzyjne, a co za tym
idzie, również rearanżacje chromosomalne. Istnieje ponad 20 narzędzi bioinformatycznych służących do
detekcji transkryptów fuzyjnych w danych pochodzących z głębokiego sekwencjonowania transkryptomu.
Jednak wiele z nich ma niską czułość, co oznacza, że nie wszystkie transkrypty fuzyjne obecne w badanym
materiale są wykrywane. Inne narzędzia mają niską precyzję, co oznacza, że wykrywanych jest wiele
fałszywych nieistniejących transkryptów fuzyjnych. W związku z tym, analiza tego typu danych jest bardzo
utrudniona. Trudności wynikają zarówno z ogromnej złożoności ludzkiego genomu jak i niedoskonałości
samej metody głębokiego sekwencjonowania.
Aby ułatwić detekcję transkryptów fuzyjnych w danych pochodzących z głębokiego sekwencjonowania
transkryptomu, w niniejszym projekcie przeprowadzono porównanie czułości i precyzji dziewięciu narzędzi.
Największą czułość otrzymano za pomocą programu ChimeraScan, jednak jego precyzja była bardzo niska.
Dlatego zaproponowano dodatkowe kryteria mające na celu wyeliminowanie wyników fałszywie dodatnich.
Po ich zastosowaniu, otrzymano zarówno wysoką czułość=77% jak i wysoką precyzję=32%.
Następnie, przeprowadzono głębokie sekwencjonowanie transkryptomu w 15 próbkach raka
brodawkowatego tarczycy, pochodzących z Centrum Onkologii, Instytutu w Gliwicach. Przeprowadzono
analizę bioinformatyczną otrzymanych danych, mającą na celu detekcję rearanżacji chromosomalnych.
Wykryto zarówno znane rearanżacje, opisane w literaturze jak i 2 zupełnie nowe rearanżacje
chromosomalne, w których zaburzeniu ulega funkcjonowanie genów FGFR1 i NTRK1. Prawdopodobnie są to
rearanżacje inicjujące, których powstanie w komórce prowadzi do rozwoju nowotworu.
Znajomość rearanżacji chromosomalnych występujących w nowotworach jest bardzo ważna. Ich znajomość
nie tylko poszerza naszą wiedzę na temat nowotworów, lecz także przekłada się na praktyczne zastosowania.
Wiedza o mutacjach i rearanżacjach wykorzystywana jest między innymi w diagnostyce i leczeniu
nowotworów, a także w identyfikacji pacjentów z większym ryzykiem nawrotu lub ryzykiem gorszego
przebiegu leczenia. W diagnostyce nowotworów tarczycy wykorzystywane są testy, które umożliwiają
oznaczenie kilkudziesięciu mutacji i rearanżacji występujących w raku tarczycy. Wspomagają one
rozróżnianie łagodnych i złośliwych nowotworów tarczycy.
Wykryte w niniejszym projekcie dwie nowe rearanżacje mogą zostać wykorzystane w diagnostyce, a dalsze
analizy związku wykrytych rearanżacji z przebiegiem choroby, mogą pomóc w ocenie ryzyka nawrotu lub
gorszego przebiegu leczenia.