Projekt pt. „Identyfikacja i funkcjonalna charakterystyka mutacji mtDNA w nowotworach złośliwych gruczołu mlekowego u psów na podstawie badań genomicznych, epigenomicznych i proteomicznych”, przyjęty do finansowania w ramach ogłoszonego przez Narodowe Centrum Nauki konkursu „OPUS-18”, na podstawie decyzji Dyrektora NCN nr DEC-2019/35/B/NZ5/00775 z dnia 2020-05-18.

Grupa podmiotów realizujących projekt:

  1. Lider – Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie,
  2. Instytut Genetyki i Biotechnologii Zwierząt Polskiej Akademii Nauk.

Kierownik projektu:

Prof. dr hab. Brygida Ślaska – Uniwersytet Przyrodniczy w Lublinie

Przedstawiciel do merytorycznej współpracy IGiBZ PAN – Prof. dr hab. Mariusz Pierzchała

Numer projektu – 2019/35/B/NZ5/00775
Okres realizacji projektu: 29 września 2020 r. – 28 września 2024 r. (48 mies.)
Wartość projektu – 1 856 040,00 zł (słownie: jeden milion osiemset pięćdziesiąt sześć tysięcy czterdzieści złotych).

Opis projektu:

Celem badań założonych w projekcje jest kompleksowa analiza genetycznego podłoża powstawania i rozwoju nowotworów złośliwych gruczołu mlekowego u psów. W realizacji projektu wykorzystanie są najnowsze techniki molekularne pozwalające na kompleksową analizę genomiczną, epigenomiczną i proteomiczną, która pozwoli na: (1) Identyfikację biomarkerów nowotworów gruczołu mlekowego psów na podstawie różnic w całym genomie mtDNA (mutacje, polimorfizmy i heteroplazmia) tkanki nowotworowej, zdrowej i krwi. (2) ocenę stopnia i charakterystykę metylacji regionów mtDNA w tkankach zdrowych i tkankach nowotworowych gruczołu mlekowego psów, która może być związana z transformacją nowotworową. (3) Charakterystykę profili proteomicznych nowotworów złośliwych oraz identyfikacja specyficznych białkowych biomarkerów nowotworów złośliwych. (4) Ocenę roli układu ubikwityna-proteasom (UPS) w degradacji białek i deregulacji mitofagii w kancerogenezie u psów.

Nowotwory gruczołu mlekowego są drugim najczęściej występującym nowotworem u psów. Diagnozowane są one głównie u suk i stanowią 52% wszystkich nowotworów. Guzy te w ponad 80% są złośliwe. Jedną z potencjalnych przyczyn rozwoju nowotworu, a także transformacji nowotworowej u psów, mogą być mutacje występujące w mitochondrialnym DNA (mtDNA).

Mitochondria to ważne organella, które tworzą wewnątrzkomórkową dynamiczną sieć w cytoplazmie komórek eukariotycznych. Zaburzenia funkcji mitochondriów mogą negatywnie wpływać na fałdowanie białek, ich strukturę przestrzenną, zaburzając w ten sposób ich funkcję, ponadto nadprodukcja wadliwych białek zwiększa stres proteotoksyczny.

Proteom mitochondrialny składa się z ponad 1500 białek kodowanych przez genom jądrowy i transportowanych do mitochondriów w celu utrzymania ich funkcji i tylko 13 polipeptydów kodowanych w mitochondrialnym DNA. Mutacje w mtDNA mogą powodować wyraźne zaburzenia metaboliczne i epigenomiczne w zależności od poziomu heteroplazmii, potencjalnie wyjaśniając zmienność transkrypcyjną i fenotypową chorób mitochondrialnych.

Nasza wiedza na temat ekspresji białek zaangażowanych w rozwój i progresję nowotworów psów jest ograniczona, szczególnie biorąc pod uwagę wykorzystanie analiz wielkoskalowych genomu i proteomu. W piśmiennictwie istnieją nieliczne doniesienia o związku mutacji w mtDNA z występowaniem u psów jednego z najczęstszych nowotworów – guzów gruczołu mlekowego.

Badania wielkoskalowe oparte o resekwencjonowanie genomów mitochondrialnych, ocenę poziomu metylacji regionów mtDNA, przy jednoczesnej charakterystyce zmian w proteomie, identyfikacją białek, które są mogą być biomarkerami transformacji guzów złośliwych gruczołu mlekowego u psów, nie zostały jeszcze szczegółowo opracowane, na co wskazuje brak takich informacji w literaturze naukowej.

Wciąż brakuje ważnych informacji w dotychczasowych badaniach prezentowanych w literaturze, które pozwoliłyby na dokładne zrozumienie procesów biologicznych, ich zaburzeń prowadzących do rozwoju nowotworów u psów, w szczególności określonej przez mitochondrialny system interakcji i regulacji genów oraz ekspresji białek, które wpływają na profil ubikwitynizacji transkryptomu i proteomu w komórkach nowotworowych a w konsekwencji jego uzłośliwieniu. Scharakteryzowanie zmienności ekspresji białek regulatorowych wywołanej mutacjami genów mitochondrialnych może być podstawą do opracowania nowej strategii leczenia nowotworów. Opracowanie nowych biomarkerów ma duży potencjał aplikacyjny w diagnostyce nowotworów w zakresie rozpoznania, charakterystyki i leczenia różnych rodzajów nowotworów.

Łączne wykorzystanie technik molekularnych z zakresu genomiki i proteomiki w proponowanym projekcie może pomóc w poznaniu nowych markerów prognostycznych i/lub diagnostycznych. Ponadto umożliwi wskazanie też biomarkerów tzw. predykcyjnych, występujących w guzach gruczołu mlekowego u psów, które umożliwią ich wykorzystanie w prospektywnym badaniu przesiewowym predyspozycji do kancerogenezy u psów.