Хавдар гэх генетик мутацийн нөлөөгөөр эс замбараагүй ургах энэ өвчнийг хүн төрөлхтөн манай эриний өмнөх 3,000 жилийн өмнө эртний Егидтэд олж нээсэн гэдэг. Түүнээс хойш өдийг хүртэл энэ аймшигт өвчнийг бид хими болон туяа эмчилгээгээр “аргалж” буй. Аргалж гэж хэлж буй нь учиртай. Учир нь уг эмчилгээ нь хавдрын эсийг шууд устгах устгах байдлаар ажилладаг тул хүний бусад эд эрхтнийг ноцтой гэмтээдэг эрсдэлтэй.  
 
Харин энэ оны хоёрдугаар сард Өмнөд Солонгосын судлаачид хавдрын эсийн ургалтыг “ухраах” боломжтойг баталсан нэгэн судалгаа анагаах ухаанд маргаангүй шинэ нээлт боллоо.  

өгүүллийн тухай

Өгүүлэл хэвлэгдсэн огноо: 2025.01.22, “Advanced Science” сэтгүүл

Өгүүллийн нэр: Attractor Landscape Analysis Reveals a Reversion Switch in the Transition of Colorectal Tumorigenesis

Түлхүүр үгс: экзон, интрон, транскрипц, BENEIN, REVERT

Туршилтыг гүйцэтгэсэн баг: ​​БНСУ-ын Шинжлэх Ухаан, Технологийн Ахисан Түвшний Институтын проффесор Кванг-Хюн Чо болон түүний биологи, тархины инженерчлэлийн тэнхимийн судалгааны баг

Гол санааг ганцхан өгүүлбэрт: Хавдрын эсийн хуваагдлын урьд өмнө мэдэгдээгүй завсрын үе шатыг илрүүлж, эрүүл эс болгож хувиргах боломжийг нээв

Ач холбогдол: Хавдрын эсийг шууд устгах байдлаар эмчлэх нь бусад эд эрхтнийг ноцтой гэмтээдэг гаж нөлөөтэй. Харин тодорхой үе шат дээр нь эсийн хуваагдлыг зогсоож чадвал хавдрын цоо шинэ эмчилгээ бий болох боломжтой.

Тайлбар: БНСУ-ын ШУТАТИ-ын проффесор Кванг-Хюн Чо болон түүний судалгааны баг

ЕРӨНХИЙ МЭДЭЭЛЭЛ  
 

Экзон, интрон

Өмнө нь хийгдэж байсан хавдрыг эмчлэх судалгаанууд хорт хавдрын эсүүдийг дахин ялгаруулж, хэвийн байдалд оруулах боломжтой гэдгийг янз янзаар таамаглаж, туршиж байсан ч яг ямар молекулууд энэ үйл явцыг удирддагийг олж тогтоож чадахгүй байв. Өөрөөр хэлбэл, эсийн хуваагдлыг хянадаг гол молекулуудыг тогтоох ажил хүндрэлтэй байсан юм. Хавдрыг хяналтгүй давхиж буй машин гэж төсөөлбөл, урьд нь бид энэ машиныг шууд устгах гэж оролдож байсан бол уг судалгаа “гацаж, эвдэрсэн” унтраалгыг олж илрүүлээд засах байдлаар ажиллах механизмыг нь олж нээсэн гэсэн үг. Яг яаж гэдгийг нь ойлгохын тулд юун түрүүнд ДНХ-ийн экзон, интрон гэх хэсгийг ойлгох хэрэгтэй.

Бидний ДНХ-ийн мэдээллийг жорын ном гэж төсөөлбөл экзон гэх ДНХ-ийн хэсгүүд нь хоол хийхэд зайлшгүй шаардлагатай заавар, интрон нь уг номын нэмэлт тайлбар, тэмдэглэл. Харин таны бие ДНХ-ийн мэдээллийг шууд ашиглахын оронд түр зуур хадгалах РНХ болгон хувиргадаг бөгөөд энэ үйл явцыг транскрипци гэж нэрлэдэг. Яагаад зүгээр байсан ДНХ-г РНХ болгож хадгалж байгаа вэ гэхээр хүний бие уураг үйлдвэрлэх болгондоо ДНХ-ээс эхлээд байвал ашиггүй. Тэгэхээр РНХ хэлбэрт хувиргаад хэрэгтэй үед нь шууд РНХ-с трансляци хийж уураг болгодог хэрэг л дээ. Ингэснээр хоол хийх бүрдээ жорын номоо эхнээс нь уншаад байх хэрэггүй л гэсэн үг.

Эх сурвалж: Genomics Education Programme

ТУРШИЛТЫГ ТОВЧООР 

Тэгвэл энэ экзон, интрон гэгч хавдартай ямар хамаатай билээ? Яг аль үед хүний биеийн эрүүл эс хавдрын эс болж хувирч буйг экзон, интроны тусламжтай мэдэх боломжтой. BENEIN систем нь экзон РНХ (идэвхтэй уураг үйлдвэрлэж буй гениуд) болон интрон РНХ (одоогоор транскрипц хийгдэж буй гениуд)-ын хэмжээг тодорхойлж, эсийн хөгжлийн аль шатандаа байгааг тогтоодог.

Энгийнээр хэлбэл, экзон РНХ гэдэг нь яг л үйлдвэрийн бүтээгдэхүүн гарч буйг харуулдаг бол, интрон РНХ нь тэр үйлдвэрийн үйлдвэрлэл хэрхэн явагдаж буйг харуулна. Энэ хоёр мэдээллийг нэгтгэснээр зөвхөн эцсийн бүтээгдэхүүнээс гадна үйлдвэрийн ажиллагааг бүхэлд нь хянах боломжтой болсон гэсэн үг. Өмнө нь эрдэмтэд зөвхөн гарсан уургийг хараад, “энэ уураг үйлдвэрлэгдэж байна” гэж дүгнэдэг байсан бол, одоо тухайн уураг яг хэзээ, ямар шатанд үүсэж буйг нарийвчлан харж, аль шатанд нь зогсоож чадахаа мэддэг болсон гэсэн үг.


Тайлбар: Эрүүл эс хавдрын эс болох завсрын үе шат

Аль үе шатад, ямар уургууд хавдрын эсийг үүсгээд буйг тооцоолж чадсаны дараа тэр олон мэдээллийг загварчлах хэрэгтэй болно. Ингэхдээ Boolean хэмээх сүлжээний аргыг ашиглажээ. Энэ нь дээр ирсэн мэдээллээс зөвхөн хамгийн чухал хэсгүүдийг нь олох загварчилгааг гаргаж өгдөг. Гэхдээ хорт хавдрын үед бүх генүүд ижил үүрэгтэй ажилладаггүй, зарим нь дагалдаж үүссэн, зарим нь хавдрыг үүсгэхэд гол үүрэгтэй оролцоно. Тэгвэл жинхэнэ “удирдагч” генийг хэрхэн илрүүлэх вэ? Энэ үед FVS (Feedback Vertex Set) алгоритм хэрэгтэй болно.

Boolean сүлжээний тусламжтай бүхэл сүлжээг арай цэгцтэй олж харж чадсан бол одоо энэ сүлжээний хамгийн чухал унтраалгуудыг олох хэрэгтэй. Уг судалгааны хувьд бүдүүн гэдэсний хорт хавдарт MYB, HDAC2, FOXA2 генүүд онцгой үүрэгтэйг илрүүлсэн. Эдгээр генийг дарангуйлахад хавдрын эсүүд эргээд хэвийн эс болж хувиргаж чадсан гэдэг нь бид эрүүл эсийг хавдрын эс болохоос нь өмнө эмчлэх аргыг олсны баталгаа.

ОНЦЛОГ, ДЭВШИЛТ 

Уг судалгааны үндсэн технологийн нэг нь single-cell RNA sequencing буюу scRNA-seq юм. Энэ арга нь хэвийн болон хорт хавдрын эсүүдийн хоорондох маш нарийн генетик ялгааг илрүүлэхэд тусалдаг. Яг л олон хүнтэй өрөөнд нэг хүний ярьж байгаа юмыг онцгойлон сонсох хүсэлтэй байна гэж төсөөлбөл scRNA-seq нь яг тэр хүний дууг тусгаарлан дамжуулах боломжийг олгодог.

Уг аргын хамтаар "CopyKAT" хэмээх алгоритмыг ашигласан бөгөөд энэ нь эсийн хромосомын тоо өөрчлөгдөх, хромосомын хэсгүүд алдагдах эсвэл нэмэгдэх зэрэг өөрчлөлтүүдийг илрүүлэхэд ашиглагддаг. Хорт хавдрын эсүүдэд ялангуяа ийм өөрчлөлтүүд их тохиолддог бөгөөд уламжлалт арга буюу зөвхөн хавдар үүссэн хэсгийн гений дарааллыг шинжлэх нь төдийлөн дэлгэрэнгүй мэдээллийг өгч чаддаггүй. Харин CopyKAT нь энэ өөрчлөлтийг нэг эсийн РНХ дарааллын мэдээллээс шууд илрүүлдэг.

Тайлбар: Судалгааны үндсэн дараалал

Энэхүү судалгааны өөр нэгэн дэвшилт бол "tumor transition state" буюу эс хавдрын эс болохоос өмнөх завсрын үе шатыг олж илрүүлсэн явдал. Энэ төлөвт байгаа эсүүд тогтворгүй бөгөөд “эрүүл эс ч биш хавдрын эс ч биш” завсрын шинж чанартай байдаг.

Эсийн уг тогтворгүй байдлыг тооцоолохын тулд судлаачид “Critical Transition Index” болон scEntropy аргуудыг ашигласан юм. “Critical Transition Index” нь генүүдийн хоорондын харилцан үйлчлэлийг судалж, scEntropy нь эсүүд хэр дасан зохицох чадвартай байгааг хэмждэг. Эдгээр хэмжээс хэдий чинээ өндөр байна төдий чинээ эс хавдрын эс болж хувирч, цааш дасан зохицож, ургаж, үржих чадвартай гэдгийн дохио юм. Эдгээр генетик болон тооцооллын олон аргууд нь нэгдэж байж хавдрын тухай хүн төрөлхтний ойлголтыг тэр чигт нь өөрчилж чадсан хэрэг.

Хүн төрөлхтний түмэн асуудлыг шийдэхээр болохгүйгээс болох хүртэл тэвчээртэй ажилладаг судлаачдын ачаар бид энэ дэвшилт рүү ойртжээ. Цаашид энэ төрлийн судалгаанууд биесийнхээ дутууг нөхөж, чадаагүйг чадсаар хавдрыг бүрэн эмчлэх боломжийг бий болгох нь гарцаагүй биз ээ.