ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ЭНТРОПИЯ И ИНФОРМАЦИЯ В ПРИРОДНЫХ И СОЦИАЛЬНО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

Possible to describe complicate as natural as social systems as objects consisted of nonlinearly dependent elements at the multi-dimension (phase) space contained as real as information components. The system movement is defined by natural growth of entropy and its decrease as a result of using of external energy sources and other resources. Examined the аssociation of entropy with the value of objects, as well as with humanitarian concepts: God's Providence, morality, and happiness.Сложные природные и социально-экономические системы можно моделировать как объекты, состоящие из элементов  с нелинейными связями в многомерном  информационно-геометрическом (фазовом)  пространстве.  Движение системы определяется закономерным ростом энтропии  и её убыванием в результате  использования внешних источников  энергии и других ресурсов. Рассмотрена связь энтропии со стоимостью объектов, а также с гуманитарными понятиями: богоугодность, мораль, счастье

Феномен подавления ДНК-метилтрансферазы 3А при формировании резистентного фенотипа в клетках рака молочной железы

Introduction. Rearrangement of molecular pathways and activation of bypass signaling determine the progression of tumor cell resistance to various drugs. Study of the common features of resistant formation mechanisms is essential for breast and other cancer beneficial treatments.Materials and methods. The present work was performed on estrogen receptor α ERα-positive (ERα – estrogen receptor α) McF-7 breast cancer cells, established sublines resistant to the mTOR inhibitor rapamycin or antiestrogen tamoxifen, and ERα-negative MDA-MB-231 breast cancer cells. Methods used include MTT test, transient transfection, immunoblotting, real-time polymerase chain reaction and methylation analysis by bisulfite pyrosequencing.Results. We have shown that the resistance of breast cancer cells to targeted and hormonal drugs is associated with the suppression of DNA methyltransferase 3A (DNMT3A) and respective changes in DNA methylation; DNMT3A knockdown results in the partial resistance to both drugs demonstrating the pivotal role of DNMT3A suppression in the progression of cell resistance.Conclusion. Totally, the results obtained highlight the possible mechanism of tumor cell resistance to targeting/hormonal drugs based on the deregulation of DNMTs expression and demonstrate  direct connection between DNMT3A suppression and resistance progression.Введение. Переключение сигнальных путей и активация параллельных сигнальных каскадов относятся к ключевым факторам, определяющим развитие резистентности опухолевых клеток, и изучение механизмов подобной реаранжировки является одной из актуальных задач современной онкологии.Материалы и методы. Настоящая работа выполнена на ERα-положительных  (ERα – эстрогеновый рецептор α) клетках рака молочной железы MCF-7 и полученных из них сублиниях, устойчивых к ингибитору mTOR рапамицину или антиэстрогену тамоксифену, а также на ERα-отрицательных клетках рака молочной железы MDA-MB-231. Используемые методы включают тест МТТ, транзиторную трансфекцию, иммуноблоттинг, полимеразную цепную реакцию в реальном времени и анализ метилирования с помощью бисульфитного пиросеквенирования.Результаты. Мы показали, что резистентность клеток рака молочной железы к таргетным и гормональным препаратам связана с подавлением ДНК-метилтрансферазы 3А (DNMT3A) и соответствующими изменениями в метилировании ДНК. Нокдаун DNMT3A приводит к частичной резистентности к обоим препаратам, что демонстрирует ключевую роль подавления DNMT3A в развитии резистентности опухолевых клеток.Заключение. В целом, полученные результаты свидетельствуют о возможном механизме формирования устойчивости опухолевых клеток к таргетным/гормональным препаратам, основанном на дерегуляции экспрессии DNMT, и демонстрируют прямую связь между подавлением DNMT3A и развитием резистентности

Роль метилирования регуляторного района вируса папиллом человека типа 16 в экспрессии вирусных онкогенов Е6 и E7 в первичных опухолях шейки матки

Background. Overexpression of the human papillomavirus oncogenes E6 and E7 is a major factor in initiation and progression of HPV-induced tumors. Inactivation of negative regulatory function of E2 protein – the main viral transcription and replication regulator – is considered to be an important mechanism leading to the viral oncogenes overexpression. It is known that the loss of E2 functions occurs due to disruption of E2 open reading frame during the viral DNA integration into a cell genome in a part of HPV-positive tumors. An alternative mechanism of E2 function blocking in tumors retained its expression can be methylation of the HPV regulatory region, since it is known that E2 is incapable to bind its methylated binding sites.The study objective is to analyze methylation of the HPV16 regulatory region and expression of the viral E6 and E7 oncogenes in E2 expressing or non-expressing clinical samples of cervical cancer.Results. It has been demonstrated that the level of the HPV16 URR methylation in E2-expressing lesions is significantly higher than that in non-expressing cervical cancer lesions. Demethylation of the HPV16 promoter in cervical cell line Caski is followed by decrease of the viral E6 и E7 oncogenes mRNA levels, supporting the hypothesis that methylation is necessary for effective E6 and E7 transcription and indicates on restitution of E2 regulatory function in E2-expressing cervical cancer cells.Conclusion. These data suggest that methylation of E2 binding sites in HPV16 regulatory region blocking E2 protein binding represents an important mechanism ensuring high level of the viral E6 and E7 oncogenes expression.Введение. Высокий уровень экспрессии онкогенов E6 и E7 вирусов папиллом человека (human papillomaviruses, HPV) является основным фактором инициации и прогрессии HPV-индуцированных опухолей. Инактивация функции негативного регулятора вирусной транскрипции и репликации – вирусного белка E2 – считается основным механизмом, приводящим к повышению экспрессии вирусных онкогенов. Известно, что в части HPV-положительных опухолей утрата функций Е2 происходит вследствие разрыва открытой рамки считывания гена при интеграции вирусной ДНК в геном клетки. Установленная в опытах in vitro неспособность Е2 связываться со своими сайтами в случае их метилирования позволяет предположить, что метилирование регуляторной области HPV может быть альтернативным механизмом блокировки функций Е2 в опухолях, сохранивших его экспрессию.Цель исследования – анализ метилирования регуляторного района HPV 16-го типа и экспрессии вирусных онкогенов Е6 и E7 в клинических образцах рака шейки матки, экспрессирующих и неэкспрессирующих Е2.Результаты. Повышенный уровень метилирования регуляторного района, в том числе сайтов связывания Е2, наблюдается в опухолях, экспрессирующих Е2, по сравнению с опухолями, не экспрессирующими Е2 (р ≤0,0001). Снижение уровня метилирования промотора HPV 16-го типа в клеточной линии CaSki при обработке деметилирующим агентом сопровождается снижением уровня матричной РНК вирусных онкогенов E6 и E7, что подтверждает необходимость метилирования для эффективной транскрипции. Эти данные указывают на восстановление негативной регуляторной функции Е2, экспрессирующегося в этих клетках, при деметилировании промотора.Заключение. Полученные результаты позволяют предположить, что метилирование сайтов связывания E2 в регуляторной области HPV 16-го типа является важным механизмом, обеспечивающим высокий уровень экспрессии вирусных онкогенов E6 и E7 при сохранении экспрессии гена Е2

Мутации изоцитратдегидрогеназ 1 и 2 и ме тилирование гена MGMT в глиомах

Gliomas are the most common brain tumors. It is difficult to detect them at early stages of disease and there is a few available therapies providing significant improvement in survival. Mutations of isocitrate dehydrogenase 1 and 2 genes (IDH1 and IDH2) play significant role in gliomogenesis, diagnostics and selection of patient therapy. We tested the distribution of IDH1 and IDH2 mutations in gliomas of different histological types and grades of malignancy by DNA melting analysis using our protocol with a sensitivity of 5 %. The results of this assay were confirmed by conventional Sanger sequencing. IDH1/2 mutations were detected in 74 % of lower grade gliomas (II and III, World Health Organization) and in 14 % of glioblastomas (IV, World Health Organization). Mutation rate in gliomas with oligodendroglioma component were significantly higher then in other glioma types (р = 0.014). The IDH1 mutations was the most common (79 % of general mutation number). IDH1/2 mutations can induce aberrant gene methylation. Detection of methylation rate of the gene encoding for O6-methylguanine-DNA-methyltransferase (MGMT), predictive biomarker for treatment of gliomas with the alkylating agents, has demonstrated a partial association with IDH1/2 mutations. In 73 % of IDH1/2-mutant tumors MGMT promoter methylation were observed. At the same time IDH1/2 mutations were not revealed in 67 % tumors with MGMT promoter methylation. These results indicate existence of another mechanism of MGMT methylation in gliomas. Our data strong support for necessity of both markers testing when patient therapy is selected.Глиомы – наиболее распространенные опухоли головного мозга, трудно поддающиеся ранней диагностике и лечению. Мутации в генах изоцитратдегидрогеназ 1 и 2 (IDH1 и IDH2) играют существенную роль в глиомогенезе, диагностике и выборе терапии пациентов. Было исследовано распределение мутаций IDH1 / 2 в глиомах различных гистологических типов и степеней злокачественности методом анализа кривых плавления ДНК с зондами TaqMan по разработанному нами протоколу, позволяющему определять мутации с чувствительностью 5 %. Специфичность определения мутаций подтверждена секвенированием по Сэнгеру. В глиомах II и III степеней злокачественности по классификации Всемирной организации здравоохранения частота мутаций IDH1 / 2 составила 74 %, в глиобластомах (IV степень злокачественности) – 14 %. Глиомы, содержащие клетки с олигодендроцитарным типом дифференцировки, достоверно чаще имели мутации IDH1 / 2, чем другие типы глиом (р = 0,014). Преобладающим типом мутаций являются мутации IDH1 (79 % от общего числа мутаций). Одно из последствий мутаций IDH1 / 2 – индукция аберрантного метилирования генов. Анализ метилирования промотора гена О6‑метилгуанин-ДНК-метил-трансферазы (MGMT, O6‑methylguanine-DNA-methyltransferase), предсказательного маркера чувствительности глиом к терапии алкилирующими агентами у тех же больных, показал частичную ассоциацию с мутациями IDH1 / 2. В 73 % случаев с мутациями IDH1 / 2 наблюдалось метилирование MGMT. В то же время в 67 % случаев с метилированием MGMT отсутствовали мутации IDH1 / 2, что указывает на существование других механизмов метилирования MGMT в глиомах. Данные свидетельствуют в пользу необходимости одновременного определения 2 биомаркеров при выборе послеоперационной терапии пациентов

Идентификация нового сайта метилирования в промоторном районе гена Sept9 для диагностики гепатоцеллюлярной карциномы

Background. Over 600,000 people die from hepatocellular carcinoma (HCC) each year worldwide. The disease is often detected at advanced stages and in many cases is not curable. Early diagnostic and monitoring of HCC recurrences remains a substantial problem in clinical oncology. That determines the need for a search for highly sensitive and specific biomarkers for the non-invasive of HCC diagnostics. The objective of the study. Identification of the hypermethylated locus in the promoter region of the septin 9 (Sept9) gene based on the annotated methylomes from the public databases. Experimental validation of methylation on a pilot panel of paired clinical samples of patients with HCC, as well as tissue samples from patients with benign liver tumors and lymphocytes from healthy donors. Materials and methods. To analyze the methyl data, samples of HCC from TCGA, hepatocellular adenoma from GEO (Gene Expression Omnibus) depository, peripheral blood cells and tissues of healthy donors from Methbank were used. Experimental validation of methylation levels of the identified site was carried out on a pilot panel of clinical samples by bisulphite pyrosequencing using PyroMark Q24.Results. Based on the analysis of methylome data, we selected cg20275528 site, which is characterized by high level of methylation in HCC tissues and minimal levels of methylation in non-tumor liver tissue, hepatocellular adenoma and peripheral blood of healthy donors. Experimental testing on a pilot panel of clinical specimens showed that the level of marker site methylation in HCC (42 % median) is significantly higher than in non-tumor liver tissues (3 % median) and benign neoplasms (1.5 % median) and exceeds the threshold value in HCC compared to paired samples of adjacent non-tumor liver tissue in 20 out of 30 studied cases (66.6 %). The general possibility for cg20275528 methylation detection in circulating DNA of plasma in HCC patients was shown.Conclusion. The obtained results indicate that the approach to the detection and experimental verification of diagnostically significant markers developed and tested in this study can be used to identify new differentially methylated sites and to establish new approaches for non-invasive HCC diagnosis.Введение. Ежегодно во всем мире от гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК) умирают более 600 тыс. человек. Заболевание часто выявляется на поздних стадиях и во многих случаях является некурабельным. Ранняя диагностика и мониторинг развития рецидивов ГЦК продолжают оставаться существенной проблемой клинической онкологии. Это определяет актуальность поиска высокочувствительных и специфичных биомаркеров для неинвазивной диагностики ГЦК. Цель исследования – идентификация гиперметилированного при ГЦК локуса в промоторном районе гена септин 9 (Sept9) на основании анализа общедоступных данных метиломных исследований; экспериментальная валидация метилирования на пилотной панели парных клинических образцов пациентов с ГЦК, а также образцов ткани пациентов с доброкачественными опухолями печени и лимфоцитов здоровых доноров.Материалы и методы. Для анализа метиломных данных были использованы выборки ГЦК TCGA, гепатоцеллюлярной аденомы из депозитария GEO (Gene Expression Omnibus), а также клеток периферической крови и тканей здоровых доноров Methbank. Экспериментальную валидацию уровней метилирования идентифицированного сайта проводили на пилотной выборке клинических образцов с использованием метода бисульфитного пиросеквенирования на приборе PyroMark Q24.Результаты. На основании анализа метиломных данных нами был выбран сайт cg20275528, который характеризуется высоким уровнем метилирования в тканях ГЦК и минимальными уровнями метилирования в клетках неопухолевой ткани печени, гепатоцеллюлярной аденомы и периферической крови здоровых доноров. Экспериментальная проверка на пилотной выборке клинических образцов показала, что уровень метилирования маркерного сайта в ГЦК (медиана 42 %) значительно выше, чем в неопухолевых тканях печени (медиана 3 %) и доброкачественных новообразованиях (медиана 1,5 %) и превышает пороговое значение в ГЦК по сравнению с парными образцами прилежащей неопухолевой ткани печени в 20 (66,6 %) из 30 исследованных случаев. Показана принципиальная возможность детекции метилирования cg20275528 в циркулирующей ДНК плазмы больных ГЦК.Заключение. Полученные результаты позволяют предположить, что разработанный и апробированный в этой работе подход к поиску и экспериментальной верификации диагностически значимых маркеров может быть использован для выявления новых дифференциально метилированных сайтов и разработки новых подходов к неинвазивной диагностике ГЦК

DINAMICAL PROCESSES, ENTROPY AND INFORMATION IN NATURAL AND SOCIAL SYSTEMS

Possible to describe complicate as natural as social systems as objects consisted of nonlinearly dependent elements at the multi-dimension (phase) space contained as real as information components. The system movement is defined by natural growth of entropy and its decrease as a result of using of external energy sources and other resources. Examined the аssociation of entropy with the value of objects, as well as with humanitarian concepts: God's Providence, morality, and happiness