Zastosowanie metylacji DNA w diagnozowaniu raka
Oprócz mutacji genetycznych, niestabilność komórek rakowych definiuje się również poprzez epigenetyczne zmiany obejmujące między innymi anormalną metylację promotorów genów. Zjawisko to występuje w specyficznych miejscach określanych jako wyspy CpG i osłabia fizjologiczny wzorzec ekspresji genu, przyczyniając się tym samym do złośliwości. Aby zdefiniować i nakreślić rolę epigenetycznego profilu raka okrężnicy i białaczki, finansowany ze środków UE projekt CANCERDIP ("The use of methylated DNA immunoprecipitation MeDIP in cancer for better clinical management") zgromadził wiodących europejskich naukowców zajmujących się tą dziedziną. Ostatecznym celem było uzyskanie wglądu w mechanizmy regulacji epigenetycznej, ze szczególnym uwzględnieniem metylacji DNA. W tym celu partnerzy wykorzystali najnowocześniejsze techniki służące do identyfikacji obszarów próbek raka o zróżnicowanej metylacji, które mogłyby potencjalnie pełnić rolę biomarkerów lub celów terapeutycznych. W celu przeprowadzenia takiej wysokoprzepustowej analizy konsorcjum opracowało metodę MethylCap polegającą na wychwytywaniu zmetylowanego DNA za pomocą domeny wiążącej metyl (MBD), po którym następuje sekwencjonowanie genomu. Bioinformatyczna analiza danych sekwencjonowania zweryfikowała potencjał tej informacji do odróżnienia tkanki raka od normalnej tkanki. Zidentyfikowała ona również geny takie jak CSPG2/VCAN, które regularnie ulegają hipermetylacji w przypadku raka okrężnicy. Dzięki porównaniu ekspresji genu z profilami metylacji DNA w próbkach białaczki przed leczeniem i po nawrocie choroby, naukowcy byli w stanie wskazać geny mające potencjalnie wartość prognostyczną. W odniesieniu do mechanizmów regulujących metylację DNA, naukowcy skupili się na wpływie genów polycomb i ich powiązaniu z metylotransferazami DNA. Odkryto fosforylację tych enzymów jako wcześniej nierozpoznany mechanizm służący do regulacji metylacji. Centralnym punktem prac prowadzonych w ramach projektu CANCERDIP było opracowanie narzędzi służących do analizowania na dużą skalę wzorca metylacji DNA. Dzięki wykorzystaniu magnetycznych kulek do immunoprecypitacji, zestaw MeDIP przyspieszył analizę metylacji DNA przy jednoczesnej poprawie jej czułości. Ponadto, dzięki opracowaniu specjalistycznego oprogramowania konsorcjum CANCERDIP dostarczyło nieocenionych narzędzi do walidacji biomarkerów metylacji DNA w oparciu o dane dotyczące metylacji pozyskane na dużą skalę. Podsumowując, osiągnięcia uczestników projektu CANCERDIP dostarczyły nowej, podstawowej wiedzy z zakresu epigenetyki raka. Zidentyfikowane biomarkery i geny cechuje wysoki potencjał prognostyczny, i mogą one zostać wykorzystane do klinicznej stratyfikacji pacjentów cierpiących na raka.