Автореферат (1097598), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Для достиженияпоставленной цели в работе решались следующие задачи: Разработка компьютерной модели активации RAS/RAS/MEK/ERK (ERK) иPI3K/PTEN/AKT/mTOR/S6K1 (PI3K) сигнальных путей, контролирующих пролиферациюи апоптоз в раковых клетках. Определение параметров модели на основе in vitroэкспериментальных данных для линий опухолевых клеток яичников с различным наборомонкомутаций генов, кодирующих сигнальные белки. Применение разработанной модели для тестирования действия лекарственных препаратов,ингибирующих клеточных рецепторов ErbB2,3 и PI3K сигнальный путь в линияхопухолевых клеток яичников. Разработка математических методов исследования молекулярных механизмов потеричувствительности и возникновения резистентности раковых клеток к действиюлекарственных препаратов, ингибирующих клеточные рецепторы, при различныхонкомутациях генов, кодирующих белки в PI3K сигнальном пути опухолевых клеток. Разработка методов комбинированной лекарственной терапии с целью подавлениярезистентности к ингибиторам клеточных рецепторов при различных онкомутациях генов,кодирующих белки в PI3K сигнальном пути. Разработка методов исследования генетической регуляции в сигнальных системах клеткина основе биоинформацинного анализа экспериментальных данных по изменениюэкспрессии генов при активации сигнальных систем и действии лекарственных препаратов. Развитие компьютерных методов исследования и систем обратных связей и генетическойрегуляции в ERK и PI3K сигнальных путях на основе анализа возникновению4осцилляторных режимов в сигнальных системах, вызванных влиянием онкомутаций идействием ингибиторов сигнальных белков.Применение развитых методов компьютерного моделирования для исследованияэффективности ингибиторов протеин-киназ в ERK и PI3K сигнальных путях: ингибитораmTOR1 комплекса, ингибитора PI3K киназы и ингибитора двойного действия в клеточныхлиниях опухолей яичников.Разработка методов исследования эффективного действия ЛП в in vivo экспериментах наопухолях ксенотрансплантатных мышей на основе анализа экспериментальныхбиоинформационных данных по изменению экспрессии генов в раковых клетках,вызванных лекарственной интервенцией.Применение развитых методов моделирования сигнальных систем для разработкикомбинированной лекарственной терапии с целью преодоления лекарственнойрезистентности, вызванной модификацией (репрограммированием) сигнальных путей пригенетической активации адаптационных механизмов клетки в результате действиялекарственных препаратов.Разработка модели NRF2-сигнальной регуляции антиокислительной системы клетки и ееприменение к описанию окислительного стресса, вызванного действием ингибиторовErbB2 рецепторов в клеточных линиях рака яичников.Научная новизна.

В работе впервые развиты методы компьютерного моделированиямолекулярных механизмов резистентности сигнальных путей пролиферации раковых клетокк ингибирующему действию лечебных препаратов при различных мутациях генов,кодирующих белки в сигнальных путях раковых клеток. При этом впервые полученыследующие конкретные результаты:1. Показана эффективность применения нового лекарственного препарата, пертузумаба(ингибитора ErbB2 рецепторов), для ингибирования PI3K сигнального пути в линияхопухолевых клеток яичников. Определен молекулярный биомаркер эффективногодействия данного ЛП: соотношение экспрессии рецепторов ErbB3/ErbB2.2.

Установлено, что в PI3K сигнальном пути происходит потеря чувствительность кингибитору ErbB2 рецепторов при 50% потере активности фосфатазы PTEN в результатемутаций или делеции гена PTEN. Показано, что мутации PTEN являются компенсаторныммеханизмом, вызывающим активацию PI3K сигнальной системы при ингибированиирецепторных сигналов в опухолевых клетках.3. Полученные результаты подтверждены в in vitro экспериментах на клеточных линияхопухоли яичников и в клинических исследованиях на группе онкологических пациентов смутациями гена PTEN.4. На основе анализа выходных характеристик сигнальной системы определен биомаркерэффективности ингибитора ErbB2 рецепторов при мутациях белков в PI3K сигнальнойсистеме: соотношение активностей белков PTEN, PI3K и AKT.5.

Применение анализа чувствительности выходных характеристик сигнальной системы кразработке методов комбинированной онкотерапии для подавления резистентности кингибиторам клеточных рецепторов при различных мутациях генов, кодирующих белки в5PI3K сигнальном пути.6. Установлено, что ингибирование PI3K киназы восстанавливает чувствительность PI3Kсигнальной системе к действию ингибитора ErbB2 рецептора при онкомутациях геновPTEN, PIK3CA и AKT1,2. Эффективность комбинации ингибиторов ErbB2 рецепторов иPI3K киназы подтверждена в in vitro экспериментах на клетках опухоли яичников.7.

Разработка методов исследования генетической регуляции в кинетических моделяхсигнальных систем на основе биоинформационного анализа экспериментальных данныхпо изменению экспрессии генов, вызванной активацией сигнальных систем и действиемлекарственных препаратов.8.

Показано, что отрицательная обратная связь в ERK сигнальной системе модулируетсягенетической регуляцией и приводит к осцилляциям выходного сигнала в данной системепри нарушении генетической регуляции. Установлено существование положительнойсвязи между ERK и PI3K сигнальными путями на основе исследования возникновенияосцилляторных режимов, вызванных действием ингибиторов и онкомутаций.9. Развиты методы для тестирования ингибиторов киназ в PI3K сигнальном пути:ингибиторов mTOR1 комплекса, PI3K и ингибитора двойного действия для линий клетокопухолей яичников с различными мутациями в сигнальных системах. Установлено, чтодействие рапамицина приводит к эффективному ингибированию выходного сигнала S6K1киназы и подавлению отрицательных обратны связей в PI3K сигнальной системе, чтовызывает активацию промежуточного AKT сигнала в данной системе.

Показано, что висследуемых клетках активации AKT является биомаркером эффективного действияингибитора mTOR1 комплекса.10. Показано, что для анализа длительного действия лекарственных препаратов необходимоучитывать эффекты модификации (репрограммирования) сигнальных путей в результатеизменение экспрессии генов, вызванных действием лекарственных препаратов.Научная и практическая значимость.

Развитые компьютерные методы непосредственноиспользованы в совместных экспериментальных и клинических исследованияхэффективности действия новых лекарственных препаратов в онкотерапии, которые былипроведены в Центре Исследования Рака Эдинбургского Университета и West General HospitalЭдинбурга.

Результаты работы применялись при планировании in vitro экспериментов ианализа промежуточных и окончательных экспериментальных результатов. В результатеработы были предложены биомаркеры эффективности ряда ЛП, которые были проверены вэкспериментах и клинических испытаниях.Положения, выносимые на защиту:1. Компьютерная модель сигнальных систем клетки для исследования влияния онкомутацийна эффективность лекарственных препаратов и изучения молекулярных механизмоввозникновениярезистентностикантираковымлекарственнымпрепаратам,ингибирующим ERK и PI3K сигнальные пути для различных линий раковых клеток.2.

Методы компьютерного моделирования для исследования чувствительности ирезистентности клеточных сигнальных путей на действия ингибиторов ErbB рецепторов63.4.5.6.7.при моно- и комбинированной терапии при следующих мутациях онкогенов и геновонкосупрессоров в сигнальных путях: GrbB2 (HER2), PTEN, PIK3CA, AKT.Метод определения биомаркеров эффективности лекарственных препаратов, ингибиторовклеточных рецепторов в опухолевых клетках.. Показано, что мутация гена-онкосупрессораPTEN является биомаркером к действию ErbB рецепторов. Установлено, что балансактивностей киназы PI3K и фосфатазы PTEN обеспечивает чувствительность PI3Kсигнального пути к рецепторным сигналам и действию ингибиторов ErbB2,3 рецепторов.Концепция компенсаторной регуляции сигнальных путей в раковых клетках при действииингибиторов клеточных рецепторов.

Методами численного моделирования показано, чтокомпенсаторные мутации в сигнальных сетях обеспечивают робастность сигналовклеточной пролиферации при действии лекарственных препаратов и приводят к потеречувствительности к лекарственной онкотерапии.Методы анализа обратных связей и генетической регуляции в сигнальных системах наоснове анализа осцилляторных режимов, возникающих в системах. Влияниелекарственных препаратов на систему обратных связей и осцилляции в сигнальныхсистемах раковых клеток.Методов разработки эффективной комбинационной терапии с учетом изменениемэкспрессии генов при длительном действии лекарственных препаратов, вызывающихактивацию адаптационных механизмов клетки.Совместная кинетическая модель PI3K сигнальных систем и NRF2-зависимой регуляцииантиокислительной системы клетки, на основе анализа которой установлено, что действииингибиторов ErbB2 рецепторов сопровождается окислительным стрессом в раковыхклетках.Личный вклад автора.

Представленные в диссертации результаты теоретическихисследований выполнены лично автором в рамках совместных проектов в коллаборации сэкспериментальными группами Эдинбургского, Астон, Сент-Эндрюс и АбертейУниверситетов Великобритании. Разработанные автором компьютерные модели клеточныхсигнальных систем полностью оригинальны. Автор также внес существенный вклад впланирование проведенных экспериментов по параметризации разработанных моделей ипроверке теоретических предсказаний. Экспериментальные работы были выполненыколлабораторами проекта в Центре Исследования Рака Эдинбургского университета, в Астон,Сент-Эндрюс и Абертей Университетах.

Характеристики

Список файлов диссертации