Le interazioni della rete genetica forniscono informazioni sull'insorgenza e sullo sviluppo del cancro al seno / Gene Network Interactions Shed Insight into Breast Cancer Onset and Development

Le interazioni della rete genetica forniscono informazioni sull'insorgenza e sullo sviluppo del cancro al seno / Gene Network Interactions Shed Insight into Breast Cancer Onset and Development

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Micrografia elettronica a scansione delle cellule del cancro al seno. / Scanning electron micrograph of breast cancer cells

In un nuovo studio, pubblicato su GEN Biotechnology, intitolato “ Changes in Gene Network Interactions in Breast Cancer Onset and Development ”, i ricercatori del Georgia Institute of Technology hanno identificato cambiamenti differenziali nella rete genetica caratteristici dei tre sottotipi molecolari più diffusi di cancro al seno, Luminale A, Luminale B ed il sottotipo basale altamente metastatico. In contrasto con gli studi precedenti, gli autori hanno ampliato la loro analisi oltre i geni espressi in modo differenziale tra campioni normali e tumorali, poiché l’espressione genica differenziale potrebbe non essere un prerequisito per i cambiamenti nelle interazioni gene-gene. 

L’identificazione di bersagli clinicamente significativi rimane fondamentale per la terapia genica del cancro. Sebbene il cancro sia riconosciuto come una malattia poligenica, la terapia antitumorale di precisione è spesso limitata a singoli bersagli genetici identificati come “causatori del cancro”. Di conseguenza, cambiamenti regolatori significativi alla base dell’insorgenza e della progressione del cancro possono passare inosservati, poiché molti cambiamenti nelle interazioni gene-gene non sono associati a cambiamenti coordinati nell’espressione genica. 

Lo studio sulla rete computazionale condotto dall'autore corrispondente, John McDonald, PhD, professore emerito presso la School of Biological Sciences e direttore fondatore del Georgia Tech Integrated Cancer Research Center (ICRC), ha rivelato otto moduli di rete ampiamente connessi acquisiti nell'aggressivo tipo basale sottotipo. Il sottotipo basale è stato associato ai cambiamenti più drammatici nella struttura della rete gene-gene rispetto al luminale A ed al luminale B. L'analisi funzionale di questi moduli basali ha scoperto 19 geni arricchiti per le funzioni caratteristiche del cancro, inclusa la regolazione della proliferazione e della motilità cellulare . 

"I componenti di qualsiasi sistema complesso, come il genoma umano, sono certamente importanti", ha sottolineato McDonald. “Anche il modo in cui questi componenti indipendenti interagiscono tra loro è fondamentale”. 

In particolare, i ricercatori hanno anche scoperto percorsi neurali unici per il sottotipo basale che non erano stati precedentemente associati al cancro al seno. È stato suggerito che la regolazione positiva della comunicazione sinaptica e l'enfatizzazione della segnalazione glutammatergica svolgano un ruolo premetastatico nei tumori mammari primari. 

Il gruppo di ricerca di McDonald's adotta un approccio sistemico integrato allo studio del cancro. Ulteriori progetti di ricerca in laboratorio si sono concentrati sullo sviluppo di diagnosi generalizzate del cancro, di piccoli RNA non codificanti come agenti terapeutici contro il cancro e sulla comprensione del significato delle varianti di giunzione dell'mRNA nell'insorgenza e nella progressione del cancro. A gennaio, il laboratorio McDonald ha pubblicato uno studio che applicava l’apprendimento automatico ai profili metabolici delle pazienti per identificare modelli di biomarcatori per la diagnosi personalizzata del cancro ovarico . 

Gli autori hanno affermato che le informazioni ricavate da questa analisi della rete genetica chiariscono ulteriormente i processi molecolari alla base del cancro al seno di tipo basale e possono facilitare nuovi bersagli per la chemioterapia. Inoltre, l’identificazione di caratteristiche di rete uniche tra diversi sottotipi di cancro al seno fornisce un percorso verso piani di trattamento personalizzati. 

ENGLISH

In a new study, published in GEN Biotechnology titled, “Changes in Gene Network Interactions in Breast Cancer Onset and Development,” researchers from Georgia Institute of Technology have identified differential gene-network changes characteristic of the three most prevalent molecular subtypes of breast cancer, Luminal A, Luminal B, and the highly metastatic Basal-like subtype. In contrast to previous studies, the authors expanded their analysis beyond genes differentially expressed between normal and cancer samples, as differential gene expression may not be a prerequisite for changes in gene-gene interactions. 

The identification of clinically significant targets remains critical for cancer gene therapy. Although cancer is recognized as a polygenic disease, precision cancer therapy is often limited to individual gene targets identified as “cancer drivers.” As a result, significant regulatory changes underlying cancer onset and progression can go undetected, as many changes in gene-gene interactions are not associated with coordinated changes in gene expression.

The computational network study led by corresponding author, John McDonald, PhD, professor emeritus in the School of Biological Sciences and founding director of the Georgia Tech Integrated Cancer Research Center (ICRC), revealed eight extensively connected network modules acquired in the aggressive Basal-like subtype. The Basal-like subtype was associated with the most dramatic changes in gene-gene network structure compared to Luminal A and Luminal B. Functional analysis of these Basal-like modules uncovered 19 genes enriched for cancer hallmark functions, including regulation of cell proliferation and motility.  

“The components of any complex system, like the human genome, are certainly important,” emphasized McDonald. “The way in which these independent components interact with one another is also critical.” 

Notably, the researchers also uncovered neural pathways unique to the Basal-like subtype that have not been previously associated with breast cancer. Positive regulation of synaptic communication and emphasized glutamatergic signaling were suggested to play a premetastatic role in primary breast tumors. 

McDonald’s research group takes an integrated systems approach to the study of cancer. Additional research projects in the lab have focused on developing generalized cancer diagnostics, small non-encoding RNAs as therapeutic cancer agents, and understanding the significance of mRNA splice variants in the onset and progression of cancer. In January, the McDonald lab published a study that applied machine learning on patient metabolic profiles to identify biomarker patterns for personalized ovarian cancer diagnosis. 

The authors stated that the insights from this gene network analysis further elucidate the molecular processes underlying Basal-like breast cancer and can facilitate new targets for chemotherapy. In addition, identifying unique network features between varying breast cancer subtypes provides a path toward personalized treatment plans. 

Da:

https://www.genengnews.com/topics/gene-network-interactions-shed-insight-into-breast-cancer-onset-and-development/