Опубликованы научные статьи
с участием школьниковК списку новостей

30.06.2015

Недавно были опубликованы две научные статьи, в авторский коллектив которых вошли настоящие или бывшие школьники Школы Молекулярной и Теоретической Биологии Фонда Дмитрия Зимина «Династия». ШМТБ — это двухнедельная летняя школа, основанная на принципе погружения старшеклассников в настоящую научную работу под руководством действующих учёных. В основу статей легли результаты работы над проектами, выполненными школьниками и научными сотрудниками в 2012 году.

Статья, вышедшая в декабре 2013 года в журнале Translation («Трансляция»), была подготовлена в рамках Школы в лаборатории биоинформатики под руководством Вани Кулаковского. Над проектом работали Соня Буянова, Кирилл Бабеев и Мария Сысоева, на момент осуществления проекта – ученики старших классов. Несмотря на немалый объем проделанной на Школе работы, ее пришлось заканчивать в течение следующего года. Руководитель проекта Ваня Кулаковский прокомментировал работу своего коллектива.

Ваня Кулаковский: «В рамках двух прошедших школ, 2012 и 2013 года, была сделана попытка проведения достаточно простой работы в области биоинформатики. Мы попытались воспроизвести некоторые результаты исследования, опубликованного в 2012 году. В ходе этой работы с помощью высокопроизводительного метода рибосомного профайлинга были массово идентифицированы мРНК определенного типа. Интерес к таким мРНК вызван, среди прочего, их ролью в развитии опухолевых процессов, в регуляции которых играет ключевую роль ТОР-мотив, сигнал определенной последовательности нуклеотидов на 5′ конце этих мРНК. Авторами этой работы, помимо основной обработки экспериментальных данных, был проведен простой компьютерный анализ последовательностей некоторых областей этих мРНК. Утверждалось, что в них локализован неизвестный ранее фрагмент, «мотив», богатый цитидином и уридином. Забавным образом нам не удалось полностью воспроизвести результаты исследования, а именно, обнаружить описанный мотив. Тогда, чтобы разобраться с этой задачей, мы совместно рассмотрели открытые данные и транскрипции, полученные с помощью технологии кэп-анализа экспрессии генов (HeliScopeCAGE). Нам удалось описать немного другой мотив на уровне ДНК, который перекрывается с местом начала транскрипции этим мРНК. Кроме того, некоторые мРНК могут начинать считываться с разных мест, и мы обнаружили, что выявленный нами мотив присутствует не на всех известных стартах транскрипции. Исходя из полученных данных, мы предположили, что регуляция этих мРНК может происходить не только на уровне трансляции, но и на транскрипционном уровне.

Таким образом, из простой попытки перепроверки опубликованных данных у нас получилось небольшое, но полноценное научное исследование, в котором молодые коллеги выступали и в роли технических программистов (написание простейших программ для анализа данных) и экспертов-биологов, пронаблюдавших и попробовавших проинтерпретировать наблюдаемый феномен».

Статья, опубликованная в феврале 2013 года в журнале Biochemical Pharmacology («Биохимическая фармакология»), была начата в лаборатории рационального дизайна лекарственных препаратов (руководитель Петя Власов). По запросу Владимира Катанаева (руководитель лаборатории клеточной и молекулярной биологии) школьники Софья Хундерякова, Юра Марков, Юля Панченко и Ася Володина под руководством Пети проанализировали комплекс двух белков на предмет поиска лекарственных препаратов, способных ингибировать функцию этого комплекса. Позже в лаборатории в Лозаннском университете экспериментально проверили предсказания взаимодействия лекарств и этих белков, полученные на ШМТБ 2012. Подробнее про проект рассказали Петя Власов и Владимир Катанаев.

Петя Власов: «Используя вычислительные методы рациональной разработки лекарственных препаратов, мы предсказали возможную противораковую активность у некоторых лекарств, разрешенных к использованию. Нашими мишеням были белки из Wnt-сигнального каскада, который играет ключевую роль в развитии плохо излечимого трижды негативного рака груди. Мы предсказали, что у 20 препаратов, про которые не известно, чтобы они имели противораковые свойства, есть потенциальная ингибирующая активность, то есть они могут блокировать Wnt-сигнальный каскад и мешать росту раковой опухоли. Наши предсказания в дальнейшем были проверенны в лаборатории Владимира Катанаева в Лозаннском университете. Оказалось, что у 4 из 20 препаратов с предсказанной активностью подтвердилась специфичность ингибиции Wnt каскада; наиболее перспективным противораковым препаратом оказался клофазимин, ранее использовавшийся для лечения проказы».

Владимир Катанаев: «Зачастую перед старыми лекарствами открываются новые неожиданные применения. Клофазимин десятилетиями используется при лечении проказы и туберкулеза. Никто не мог предполагать, что это лекарство может обещать исцеление от других болезней. Наши исследования закладывают основания для возможного применения клофизамина при лечении наиболее смертельной формы рака молочной железы — так называемой трижды-негативной формы, против которой на данный момент не существует эффективных лекарств. Клофазимин неожиданно оказался эффективным ингибитором Wnt-зависимого сигнального каскада — цепи внутриклеточных сигнальных реакций, запускаемой белковым фактором роста Wnt и приводящим к активной клеточной пролиферации. Именно избыточная активация этого сигнального каскада стоит за раковым перерождением в случае трижды-негатовной формы рака молочной железы. Клофазимин не только подавляет этот сигнальный каскад, но и специфически предотвращает рост раковых клеток, мало влияя на здоровые. Таким образом, при условии успешных последующих испытаний на животных моделях и в клинике, клофазимин может в будущем стать новым лекарством против смертельной формы рака».

За два года существования Школы Молекулярной и Теоретической Биологии десятки школьников со всей страны занимались научными проектами. Одна из особенностей научной работы — неотъемлемая сложность в предсказании результатов. Поэтому достижение результата, и тем более публикация результатов работы, является лишь дополнением к основной цели Школы — участию в настоящей научной работе. Мы поздравляем всех молодых авторов с их первой публикацией и надеемся, что это не последние публикации, использующие данные, полученные в рамках ШМТБ.


Ссылки к опубликованным статьям:

Eliseeva IA, Vorontsov IE, Babeyev KE, Buyanova SM, Sysoeva MA, Kondrashov FA, Kulakovskiy IV. (2013) In silico motif analysis suggests an interplay of transcriptional and translational control in mTOR response. Translation 1, e27469

https://www.landesbioscience.com/journals/translation/article/27469/

Koval AV, Vlasov P, Shichkova P, Khunderyakova S, Markov Y, Panchenko J, Volodina A, Kondrashov FA, Katanaev VL. (2014) Anti-Leprosy Drug Clofazimine Inhibits Growth of Triple-Negative Breast Cancer Cells via Inhibition of Canonical Wnt Signaling. Biochem Pharmacol. 87б 571-578.

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0006295213007600