بخشی از مقاله
بررسي نقش پروتئين هاي عبور دهنده غشايي در سرطان مغز با هدف تشخيص و درمان
چکيده
يک تومور مغزي از انبوهي از سلول هاي رشد يافته تشکيل شده است که در مکان نامناسب در مغز ايجاد شده اند. قرار گرفتن افراد مبتلا به اين نوع اختلالات در معرض فاکتورهاي مشخص يا نامشخص محيطي و ژنتيکي، باعث ايجاد تغيير در بيان ژن يا مجموعه اي از ژن ها ميشود که ميتواند نقش موثري در ايجاد تومور داشته باشند. اين پژوهش با کمک داده هاي تواليهاي بيان شده برچسب دار،EST، در کتابخانه هاي cDNA موجود در پايگاه داده NCBI، اقدام به پيش بيني و شناسايي ژن هاي دخيل در سرطان مغز کرده است . نتايج نشان داد که ژن هاي کد کننده زيرواحدهاي ريبوزومي خصوصا زير واحد کوچک ، در بافت سرطاني مغز بيان بالا دارند و درمقابل ، ژن هاي کد کننده پروتئيين هاي عبور دهنده غشايي همانند پروتئين پايه ميلين (MBP)، بيان پاييني را در بافت هاي سرطاني مغز داشته اند. نتايج اين پژوهش گزارش دقيق از ژن هاي دخيل در ايجاد تومور مغزي است که ميتواند جهت پيشبرد راه هاي درماني و تشخيصي بيماري مورد استفاده مفيد قرار گيرد.
کلمات کليدي : سرطان مغز، تواليهاي بيان شده برچسب دار (EST)، پروتئين هاي عبور دهنده غشايي
مقدمه :
سرطان مغز(گالايوبلاستوما شايع ترين نوع تومورهاي مغزي است مانند ديگر سرطان ها، زماني اتفاق ميافتد که يک ناهنجاري در تقسيم رشد سلول ايجاد شود. اين ناهنجاريها توسط موتاسيون ها يا تغييرات اپيژنتيکي در ژن هاي فرد رخ ميدهد. با اين وجود، براي ايجاد تومورهاي مغزي هيچ تک عاملي وجود ندارد. اين فاکتورها که شانس افراد را براي ابتلا به سرطان افزايش ميدهند، بر روي ژن يا مجموعه اي از ژن ها اثر ميگذارند. کشف ژن يا ژن هاي درگير در بيماري سرطان يک چالش عمده پيش روي پژوهشگران است اخيرا محققان کشف دو ژن C.EPB و Stat٣ که به نظر ميرسد در گلايوبلاستوماي مغزي هماهنگ با هم فعاليت دارند، گزارش کردند. همچنين ريوير و همکارانش در سال بر اساس مشاهدات خود بيان کردند که بروز جهش در سه ژن AKT٣، PIKR٣٢ و PIKCA٣، با اختلالات مغزي از جمله سرطان ارتباط دارد امروزه پژوهش هاي متعدد نشان داده است که ، در بروز سرطان در هر ارگان از بدن ژن هاي چندگانه دخيل هستند و وظيفه شناسايي ژن هاي درگير به دليل اين واقعيت که تنها زير مجموعه اي از ژن ها در جمعيت سلول بيان ميشود، پيچيده است . در گذشته کشف ژن سرطان به دنبال روش هاي مرسوم مانند نقشه برداري از ژن انجام شده که امروزه با گسترش حجم عظيمي از داده هاي حاصل از پروژه هاي ژنوم يابي، اين امکان ايجاد شده است که اطلاعات آن ها در بانک هاي داده ذخيره سازي شود. بنابراين ، امروزه کشف ژن هاي جديد مستلزم استفاده موثر از تعداد زيادي از ژن هاي موجود در پايگاه هاي داده است . تعداد زيادي از تواليهاي ژن هاي بيان شده از ارگان هاي مخلتف (طبيعي و بافت هاي آلوده بيماريهاي مختلف ) به صورت تواليهاي بيان شده برچسب دار يا Expressed Sequence Tags،EST در قالب کتابخانه هاي cDNA در پايگاه هاي مختلف داده جمع آوري و ذخيره شدند. اين دسته از بانک هاي داده همانند NCBI، ابزارهاي دقيق جستجو و تجزيه و تحليل را نيز فراهم ميکنند. امروزه ميتوان به کمک ESTs، محاسبه داده هاي بيان ژن جهت تشخيص سريع حضور و غياب ژن هاي سرطان را به نحو احسن انجام داد و راه هاي دستبابي به درمان سريع را هموارتر کرد.
مواد و روش ها:
کتابخانه EST هر يک از انواع بافت هاي طبيعي و سرطاني مغز، موجود در پايگاه NCBI(www.ncbi.nlm.nih.gov.UniGene..http:.) با بررسي نوع سرطان و جنسيت فرد مورد مطالعه انتخاب شدند. کتابخانه هايي که کمتر از EST را گزارش ميکردند از مطالعه حذف شدند. سرانجام در اين پژوهش مجموع کتابخانه با از بافت طبيعي و کتابخانه با از بافت سرطاني گزينش شد. جهت مقايسه بين کتابخانه هاي بافت طبيعي و سرطاني مغز سه مقايسه به طور مجزا انجام شد (مقايسه اول : کليه اطلاعات موجود بدون در نظر گرفتن جنسيت ، مقايسه دوم : بررسي بافت طبيعي و سرطاني در جنس مذکر و مقايسه سوم : بررسي بافت طبيعي و سرطاني در جنس مونث ).
نتايج مقايسه ، به صورت ليستي از ژن ها با نسبت بيان هر ژن در هر گروه بافت سرطاني و طبيعي است . براي محاسبه اين نسبت ، در برنامه DDD، تعداد EST براي هر ژن در هرگروه محاسبه و به تعداد کل ESTهاي آن گروه تقسيم شده و براي هر ژن و براي هر دو گروه ارائه ميشود. نتايج گزارش هر ژن در هر گروه بر اساس سطح معني داري درصد بر اساس آزمون مقايسه فيشر انجام ميشود. در نهايت جهت تشخيص ژن هاي موثر در بافت سرطاني، نسبت هاي مقادير گزارش شده براي گروه بافت سرطاني را بر مقادير گروه بافت نرمال محسابه کرديم و اعدادي که نسبت بيان بالاتر از را نشان ميدادند به عنوان داده هاي اوليه ژن هاي با بيان بالا مورد بررسي قرار داديم . گزارش ژن هاي با بيان پايين نيز بر اساس همين برنامه و براي نسبت مقادير بافت نرمال به بافت سرطاني انجام شد.
نتايج و بحث :
مقايسه کتابخانه هاي بافت تومور با کتابخانه هاي بافت طبيعي مغز در سه مقايسه (مقايسه اول : بدون در نظر گرفتن جنسيت ، مقايسه دوم : جنس مذکر و مقايسه سوم : جنس مونث ) منجر به شناسايي بيش از ژن شد (تمامي داده ها نشان داده نشده است .). از اين ميان تنها تعداد محدودي از اين ژن ها با نسبت بيان بالاتر از انتخاب شدند(جدول). ژن هاي گزارش شده شامل پروتئين هاي ريبوزومي، آنزيم ها، فاکتور شروع ترجمه ، پروتئين هاي متصل شونده به RNA و DNA و پروتئين ترشحي است . درصد قابل توجهي از ژن هاي گزارش شده ، پروتئين هاي ريبوزومي خصوصا زير واحدهاي کوچک هستند که در مقايسه اول با نسبت بالا در بافت سرطاني نسبت به بافت طبيعي بيان شدند در حالي که در مقايسه بافت سرطاني در جنس مونث و مذکر به طور مجزا، نسبت هاي بيان بالامحاسبه نشد. ژن Lactate dehydrogenase A در مقايسه کلي کتابخانه ها بيان بالايي را در بافت سرطاني نسبت به بافت طبيعي نشان ميدهد. اين ژن که بر روي کروموزم قرار گرفته است ، در جنس مذکر حدود دو برابر بيشتر از جنس مونث ( Brain Cancer ,٧١ :(female)Brain Cancer to Normal
١٢٥ :(male)to Normal ) در بافت هاي سرطاني مغز نمود داشته است . مقدار آنزيمي لاکتات دهيدروژناز در بيماريهاي زيادي افزايش مييابد و ميتواند به عنوان نشانگر جهت تشخيص بيماري بکار رود.
در مقابل مشاهداتي که در بافت سرطاني بيان بالايي داشتند، ژن هايي که در اکثريت ژن هاي کد کننده پروتئين هاي غشايي هستند، در سلول هاي سرطاني با کاهش بيان معنيداري محاسبه شدند. علاوه براين ، بنابر محاسبات انجام شده ژن رمز کننده پروتئين پايه ميلين ( MBP)، گليکو پروئين MA٦ و ژني موسوم به (OLFM١) ١ Olfactomedin در سلول هاي سرطاني بيان پاييني نسبت به بافت طبيعي مغز دارند. جايگاه اصلي گليکو پروتئين ها در غشاي سلول ها است و گليکو پروئين MA نيز به عنوان پروتئيين سطحي عبور دهنده غشايي سلول يا نورون در سيستم عصبي مرکزي شناخته ميشود. اين پروئين در تمايز سلول هاي عصبي نقش دارد و احتمالا در شکل پذيري عصبي و ايجاد سيناپس و ورود پروتئين به درون سلول نيز حضور موثري داشته باشد ( 4). (PLP١)١ proteolipid protein نيز از جمله ژن هاي با بيان پايين در بافت تومور گزارش ميشود. اين ژن در حفاظت ، تراکم و تثبيت غشاي ميلين سيستم عصبي مرکزي نقش دارد (4)، بنابراين بيان دو ژن PLP و MBP به عنوان پروتئين هاي عضو غشاي ميلين ، با هم تغيير ميکند. گولفينز و همکارانش در سال 1997 گزارش کردند که حضور پروتئين اين دو ژن در بافت سرطاني human malignant gliomas بالا است (3) در حالي که با توجه به ميزان EST مربوط به اين ژن ها در کتابخانه هاي انتخاب شده ، در محاسبات اين پژوهش بيان کم هر دو ژن گزارش ميشود. نکته قابل توجهي که در مورد ژن هاي با بيان پايين وجود دارد اين است که همه ژن ها پروتئين هاي عبور دهنده غشايي هستند.
