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.
Соисполнители проекта