En utilisant une nouvelle technologie et une nouvelle méthode de calcul, les chercheurs du Fred Hutch Cancer Center et du University of Texas MD Anderson Cancer Center ont découvert un biomarqueur capable de prédire avec précision les résultats dans les tumeurs cérébrales du méningiome et les cancers du sein.
Dans l'étude, publiée aujourd'hui dans Scienceles chercheurs ont découvert que la quantité d'une enzyme spécifique, l'ARN polymérase II (RNAPII), trouvée sur les gènes d'histone était associée à l'agressivité et à la récidive tumorales. Les niveaux hyper-électriques de RNAPII sur ces gènes d'histone indiquent une surprolifération du cancer et contribuent potentiellement aux changements chromosomiques. Ces résultats indiquent l'utilisation d'une nouvelle technologie génomique comme un outil potentiel de diagnostic et de pronostique du cancer, ce qui pourrait améliorer les approches d'oncologie de précision.
Il a été ignoré que les gènes des histones pourraient être un facteur de limitation de vitesse dans la réplication cellulaire et, à son tour, un fort indicateur de la surprolifération des cellules tumorales. En effet Notre nouvelle approche, combinant une nouvelle technologie expérimentale et un pipeline de calcul, établit un écosystème complet qui peut tirer parti des échantillons de biopsie de plusieurs types de cancer pour améliorer le diagnostic et le pronostic tumoraux. «
Ye Zheng, Ph.D., co-prime auteur et professeur adjoint de bioinformatique et de biologie informatique chez MD Anderson
La nouvelle technologie produit des données de meilleure qualité à partir d'échantillons stockés au fil des décennies
Les résultats de l'étude ont été rendus possibles par une nouvelle technologie de profilage développée dans le laboratoire de Steven Henikoff, Ph.D., co-prime auteur et professeur dans la division des sciences de base de Fred Hutch, qui permet aux chercheurs de mieux étudier l'expression des gènes en utilisant l'expression des gènes en utilisant Échantillons fixés au formol et en paraffine (FFPE).
Les biopsies tissulaires sont généralement stockées pour une utilisation à long terme comme échantillons de FFPE, mais l'ARN de l'échantillon devient de plus en plus instable au fil du temps en raison de la dégradation, conduisant à des données d'expression génique de qualité potentielle.
La nouvelle technologie – le clivage sous la chromatine accessible ciblée (Cutac) – se concentre sur de petites séquences non codantes d'ADN fragmentées où RNAPII se lie, situé sur le même chromosome que le gène qu'ils régulent, permettant aux scientifiques de mesurer directement l'activité de transcription des gènes de l'ADN.
Lors de l'examen des échantillons cliniques en utilisant la technologie Cutac à travers divers types de cancer, les chercheurs ont constaté que l'expression des gènes histones était systématiquement et significativement plus élevée dans les échantillons de tumeurs par rapport aux échantillons de tissus normaux.
Les protéines histones fournissent un support structurel essentiel pour l'ADN dans les chromosomes, agissant comme des bobines autour desquelles les brins de l'ADN s'enroulent. Ces protéines ont été bien étudiées, mais la plupart des outils actuels pour étudier l'expression des gènes reposent sur le séquençage de l'ARN. L'ARN de l'histone est unique en ce que sa structure empêche la détection des molécules d'ARN par les méthodes actuelles.
Ainsi, l'expression des gènes d'histone peut être significativement sous-estimée dans les échantillons de tumeurs. Les chercheurs ont émis l'hypothèse que la prolifération accrue des cellules cancéreuses conduit à une expression très élevée, ou à l'hypertranscription, des histones pour répondre aux demandes supplémentaires de réplication et de division cellulaire.
L'expression de RNAPII est en corrélation avec et prédit l'agressivité du cancer
Pour tester leur hypothèse, les chercheurs ont utilisé le profilage Cutac pour examiner et cartographier RNAPII, qui transcrit l'ADN en précurseurs d'ARN messager. Ils ont étudié 36 échantillons FFPE de patients atteints de méningiome – une tumeur cérébrale courante et bénigne – et ont utilisé une nouvelle approche de calcul pour intégrer ces données avec près de 1 300 échantillons de données cliniques accessibles au public et des résultats cliniques correspondants.
Dans les échantillons de tumeurs, les signaux enzymatiques RNAPII trouvés sur les gènes d'histone ont été en mesure de distinguer de manière fiable entre le cancer et les échantillons normaux.
Les signaux RNAPII sur les gènes d'histones étaient également en corrélation avec les grades cliniques dans les méningiomes, prédisant avec précision une récidive rapide ainsi que la tendance des pertes chromosomiques à bras entier. L'utilisation de cette technologie sur des échantillons de FFPE de tumeurs mammaires provenant de 13 patientes atteintes d'un cancer du sein invasif prédisait également l'agressivité du cancer.
« La technique que nous avons développée pour examiner les échantillons de tumeurs préservés révèle désormais un mécanisme précédemment négligé de l'agressivité du cancer », a déclaré Henikoff, qui est également un chercheur Howard Hughes Medical Institute. « L'identification de ce mécanisme suggère qu'il pourrait s'agir d'un nouveau test pour diagnostiquer les cancers et éventuellement les traiter. »
Zheng et ses collègues prévoient d'utiliser cette technologie sur des échantillons FFPE de plusieurs types de cancer pour une validation supplémentaire.
Cette recherche a été soutenue par le Howard Hughes Medical Institute, les National Institutes of Health (HG012797) et le National Cancer Institute (T32CA009515).
