MAB 4/2017

Projekt:

3P-Medicine (Preventive, Personalized, Precision)

Autorzy:

Prof. Jan Dumański i prof. Arkadiusz Piotrowski

Finansowanie:

39 222 610 PLN

Miejsce realizacji projektu:

Gdański Uniwersytet Medyczny

Partner zagraniczny:

Uniwersytet w Uppsali

Dziedzina:

Genetyka, biologia

Cel projektu:

Badania nad anomaliami genetycznymi nabytymi w ciągu życia jako czynnikami ryzyka nowotworów i innych chorób.

 

Opis projektu:

Jak mutacje w normalnych komórkach nabyte w ciągu życia prowadzą do nowotworów

Nowotwory można zaliczyć do swoistego rodzaju chorób genetycznych. W wieloetapowym procesie powstawania i rozwoju nowotworu mamy bowiem do czynienia z rozchwianiem genomu i pojawianiem się w nim licznych mutacji. Zdecydowana większość z nich to zmiany genetyczne, nie odziedziczone po rodzicach, lecz nabyte w ciągu życia, np. wskutek działania różnych czynników, jak palenie tytoniu, zła dieta, czy infekcje niektórymi wirusami. Prof. dr Jan Dumański z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji i dr hab. prof. nadzw. GUMed Arkadiusz Piotrowski z Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego planują otworzenie nowego ośrodka naukowego specjalizującego się w badaniach nad anomaliami genetycznymi nabytymi w ciągu życia jako czynnikami ryzyka nowotworów i innych chorób. Ośrodek powstanie w ramach programu Międzynarodowe Agendy Badawcze prowadzonego przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej.

Choć nowotwory u ludzi mogą się rozwijać na tle wrodzonych predyspozycji genetycznych, to te tzw. nowotwory genetyczne stanowią zaledwie kilka procent wszystkich przypadków raka. Tymczasem o dziedziczonych mutacjach, predysponujących do powstania różnych chorób nowotworowych, współczesna nauka wie już całkiem sporo, a znacznie mniej poznane są ? występujące znacznie częściej ? aberracje genetyczne nabywane w ciągu życia człowieka, także skutkujące rozwojem raka.

Zmiany w genomie powstające w ciągu całego życia nazywane są mutacjami pozygotycznymi (postzygotic mutations, PZM). Obejmują one szeroki zakres mutacji: od zmiany pojedynczego nukleotydu, przez rearanżacje strukturalne w chromosomach, aż po aberracje całych chromosomów. PZM są tak częste i powszechne, że prawdopodobnie w całym organizmie nie ma dwóch komórek, które byłyby identyczne pod względem genetycznym. To właśnie mutacje pozygotyczne sprawiają, że nawet jednojajowe bliźnięta, rozwijające się z jednej zygoty, nie są swoimi identycznymi genetycznymi kopiami. ?Mutacje pozygotyczne uchodzą za produkt uboczny starzenia się normalnych komórek, ale mogą być też czynnikami ryzyka raka i innych chorób. Przykładem takiej pozygotycznej aberracji jest zanik chromosomu Y w leukocytach mężczyzn. Wiemy już, że nieprawidłowość ta zwiększa prawdopodobieństwo zachorowania na nowotwory, a także na chorobę Alzheimera. Głównym celem zaproponowanego przez nas programu badawczego jest opracowanie genetycznej i funkcjonalnej charakterystyki tych mutacji oraz podjęcie próby wykorzystania jej w przedklinicznej diagnostyce chorób nowotworowych, czyli zanim jeszcze pojawią się pierwsze oznaki raka lub będzie można stwierdzić go radiologicznie. Ponieważ w ogromnej większości przypadków wczesna diagnoza nowotworu decyduje o szansach na wyleczenie, nasze badania mogą mieć duży wpływ na zmniejszenie śmiertelności wśród pacjentów onkologicznych? ? mówi prof. Jan Dumański.

W pierwszych latach działania ośrodka naukowcy będą zajmować się przede wszystkim znaczeniem PZM w rozwoju raka piersi u kobiet, raka prostaty u mężczyzn, raka okrężnicy i pęcherza u obu płci, a także choroby Alzheimera u mężczyzn w związku z występującą u nich utratą chromosomu Y. Będą próbowali zidentyfikować konkretne mutacje pozygotyczne najbardziej istotne z punktu widzenia podatności na te choroby. Wymaga to zgromadzenia kilku tysięcy próbek klinicznych, pobranych specjalnie do tego celu, od pacjentów z różnymi typami nowotworów i w różnych stadiach zaawansowania choroby. Zbierane próbki będą pochodzić z guzów nowotworowych, węzłów chłonnych, odległych przerzutów, tkanek niezajętych leżących w sąsiedztwie guza pierwotnego, a także z krwi i skóry. Wszystkie próbki zostaną zgromadzone w Centralnym Banku Tkanek i Materiału Genetycznego Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Następnie, aby określić rodzaj, mechanizm i częstość występowania w nich PZM, naukowcy przeprowadzą szereg zaawansowanych analiz genetycznych i molekularnych. Badania te mogą doprowadzić do znalezienia nowych biomarkerów ryzyka raka. Nowe biomarkery mogą zostać następnie opatentowane i stać się podstawą testów diagnostycznych, a także nowych terapii.

Jednym z ciekawszych problemów badawczych, które będą analizowane w nowym ośrodku jest utrata chromosomu Y (LOY) zachodząca w leukocytach mężczyzn i przyczyniająca się do powstania wielu chorób, w tym nowotworowych, Alzheimera czy miażdżycy. Zjawisko to może wyjaśniać obserwowaną różnicę w długości życia pomiędzy kobietami a mężczyznami, na niekorzyść mężczyzn. ?Chcemy rozstrzygnąć, w jaki sposób LOY w leukocytach wpływa na procesy chorobowe w innych narządach. Zgodnie z najbardziej przekonującą hipotezą, wyjaśniającą te związki, utrata chromosomu Y jest związana z upośledzeniem nadzoru immunologicznego, jaki układ odpornościowy (w tym leukocyty) sprawuje nad innymi komórkami. Zdrowe leukocyty eliminują wszystkie komórki różniące się od prawidłowych, natomiast po utracie chromosomu Y proces staje się znacznie mniej wydajny. Jeśli nasze badania potwierdzą tę hipotezę, analiza LOY we krwi mężczyzn w podeszłym wieku mogłaby stać się nowym, klinicznie przydatnym biomarkerem kilku powszechnych chorób? ? mówi prof. Jan Dumański.

Prof. dr Jan Dumański pochodzi z Krakowa, gdzie w latach 1979-1984 studiował na Akademii Medycznej (obecnie Collegium Medicum UJ). W roku 1985 rozpoczął badania naukowe na Wydziale Genetyki Klinicznej w Instytucie Karolinska w Sztokholmie w Szwecji. Tam się doktoryzował, a następnie uzyskał tytuł profesora w dziedzinie molekularnej genetyki medycznej. Od roku 2000 pracuje na Uniwersytecie w Uppsala w Szwecji, na Wydziale Immunologii, Genetyki i Patologii. Był także profesorem Uniwersytetu Alabama w Birmingham w USA (2006-2008), gdzie kierował Centrum Badań Genetycznych Człowieka im. Howell i Elisabeth Heflin. Uczestniczył w wielu międzynarodowych projektach badawczych dotyczących genetyki nowotworów, molekularnych podstaw metastazy, czy mechanizmów stojących za predyspozycjami do zachorowań na nowotwory.

 

Dr hab. Arkadiusz Piotrowski, prof. nadzw. GUMed jest absolwentem Międzyuczelnianego Wydziału Biotechnologii Uniwersytetu Gdańskiego i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego (GUMed). Stopień dr n. farm. uzyskał w 2002 roku na Wydziale Farmaceutycznym z Oddziałem Medycyny Laboratoryjnej (OML) GUMed. Po doktoracie pracował na Wydziale Immunologii, Genetyki i Patologii Uniwersytetu w Uppsala w Szwecji (2003-2006) oraz na Wydziale Genetyki Uniwersytetu Alabama w Birmingham w USA (2006-2008). Z tym ostatnim ośrodkiem pozostaje związany do dzisiaj jako adjunct professor, oraz realizując wspólne międzynarodowe projekty naukowe (m.in. grant Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych). Od 2017 roku pełni funkcję Prodziekana ds. Nauki na Wydziale Farmaceutycznym z OML Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Główny obszar badawczy dr hab. Piotrowskiego stanowią mozaikowatość somatyczna oraz rearanżacje strukturalne genomu w kontekście nowotworów i rzadkich chorób genetycznych.

Zdjęcia:Prof. dr Jan Dumański fot. Mikael Wallerstedt 

 

Cofnij