ОЗВУЧИТЬ

Эпигенетическая структура циркулирующей ДНК плазмы крови и её диагностический потенциал

Цели проекта: В крови человека свободно циркулируют фрагменты ДНК (сцДНК), источником которых являются гибнущие клетки организма. При онкологических заболеваниях таким образом в кровоток попадают фрагменты геномов опухолевых клеток. При этом, развитие опухолей во многом обусловлено именно накоплением генетических и эпигенетических изменений, поэтому анализ сцДНК может применяться для диагностики, подбора терапии и мониторинга течения онкологических заболеваний. Целью проекта является изучение особенностей фрагментирования сцДНК, отражающих эпигенетическую структуру геномов клеток, из которых она происходит. В ходе реализации проекта будут разработаны новые подходы к неинвазивной диагностике онкологических заболеваний, основанные на анализе сцДНК.

Основной исполнитель: Щербо Дмитрий Сергеевич, старший научный сотрудник, кандидат биологических наук

Лаборатория-исполнитель: Лаборатория биомаркеров, отдел молекулярных технологий, НИИ ТМ

Заказчик и номер гранта: РНФ, 22-75-10151

Срок выполнения: 2022-2025 гг.

Основные результаты

В ходе работы над проектом был разработан новый метод профилирования концов фрагментов сцДНК (cfDNA fragment end profiling, cfDNA-FEP). Эффективность метода при определении онкологических заболеваний оценивалась на выборке из 175 добровольцев. Метод основывается на оригинальном протоколе пробоподготовки и анализа результатов высокопроизводительного секвенирования с применением машинного обучения, которые в совокупности позволяют с высокой точностью детектировать небольшие изменения в особенностях фрагментирования сцДНК плазмы крови у больных с онкологическими заболеваниями (колоректальным раком и раком почки). При проведении анализа методом cfDNA-FEP каждому образцу присваивается вычисляемый балл патогенности, который изменяется в пределах от 0 до 1 и отражает вероятность того, что образец был получен от пациента с онкологическим заболеванием. Метод показал свою эффективность для определения наличия опухолей даже на ранних стадиях заболевания, медианный балл патогенности для таких образцов составил 0,83, в то время как для образцов от здоровых доноров 0,28. Площадь под ROC-кривой составила 0,94. Результаты опубликованы в журнале Molecular Cancer, а также доложены на крупных международных конференциях: Конгрессе европейского общества медицинской онкологии (ESMO Congress 2021) и 54-м съезде европейского общества генетики человека (ESHG Conference 2021). Полученные данные свидетельствуют о том, что направленный анализ особенностей фрагментирования сцДНК в определённых регионах генома может быть использован для малоинвазивной онкодиагностики.

Публикации
  1. Житнюк Ю.В., Коваль А.П., Алфёров А.А., Штыкова Я.А., Мамедов И.З., Кушлинский Н.Е., Чудаков Д.М., Щербо Д.С. (Zhitnyuk Y.V., Koval A.P., Alferov A.A., Shtykova Ya.A., Mamedov I.Z., Kushlinskii N.E., Chudakov D.M., Shcherbo D.S.) Deep cfDNA fragment end profiling enables cancer detection Molecular Cancer (2022 г.)  WOS  SCOPUS  Q1  RSCI  РИНЦ
  2. Коваль А, Родионова Д, Казаков А, Лактионов К, Щербо Д (Koval, A, Rodionova D, Kazakov A, Laktionov K, Shcherbo D) Targeted analysis of cell-free DNA fragmentation profiles in lung cancer European Journal of Human Genetics (2022 г.)  WOS  SCOPUS  Q1  RSCI  РИНЦ
  3. Щербо Д., Алфёров А., Родионова Д., Коваль А., Кушлинский Н. (Shcherbo D., Alferov A., Rodionova D., Koval A., Kushlinskii N.) The differentially fragmented regions in cell-free DNA of colorectal cancer patients Annals of Oncology (2021 г.)  WOS  SCOPUS  Q1  РИНЦ
  4. Коваль А, Родионова Д, Чанышев М, Благодатских К, Щербо Д (Anastasia Koval, Daria Rodionova, Mikhail Chanyshev, Konstantin Blagodatskikh, Dmitry Shcherbo) An approach for targeted analysis of cell-free DNA fragmentation in liquid biopsies Biotechnology & Biotechnological Equipment (2021 г.)  WOS  SCOPUS  РИНЦ
  5. Коваль А.П., Благодатских К.А., Кушлинский Н.Е., Щербо Д.С. (Anastasia P. Koval, Konstantin A. Blagodatskikh, Nikolay E. Kushlinskii, Dmitry S. Shcherbo) The Detection of Cancer Epigenetic Traces in Cell-Free DNA Frontiers in Oncology (2021 г.)  WOS  SCOPUS  РИНЦ  Q1

Соисполнители проекта


ФГБУ “НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина” Минздрава России

ФГБУ “Федеральный центр мозга и нейротехнологий” Федерального медико-биологического агентства России