XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение

Онкологические заболевания на сегодняшний день являются одной из наиболее значимых медико-биологических проблем современности. Высокая распространённость злокачественных новообразований и их вклад в структуру смертности обуславливают необходимость углублённого изучения механизмов канцерогенеза. Долгое время основное внимание уделялось генетическим мутациям как ведущей причине опухолевого роста. Однако в последние десятилетия было показано, что не менее важную роль в развитии опухолей играют эпигенетические механизмы.

Эпигенетика изучает изменения активности генов, которые не сопровождаются изменением нуклеотидной последовательности ДНК. Такие изменения могут быть стабильными и передаваться дочерним клеткам, что делает их значимыми для опухолевой прогрессии. Особенностью эпигенетических нарушений является их обратимость, что открывает перспективы для создания новых методов диагностики и терапии онкологических заболеваний.

Основные эпигенетические механизмы

К основным эпигенетическим механизмам относятся метилирование ДНК, модификации гистонов, регуляция экспрессии некодирующих РНК, а также изменения пространственной организации хроматина. Наиболее изученным механизмом является метилирование ДНК, которое заключается в присоединении метильной группы к цитозиновым остаткам в составе CpG-островков.

В нормальных клетках метилирование ДНК играет важную роль в регуляции экспрессии генов, подавлении активности мобильных генетических элементов и поддержании стабильности генома. Нарушения метилирования могут приводить к патологическим изменениям клеточного цикла, нарушению апоптоза и повышению геномной нестабильности, что является характерной чертой опухолевых клеток.

Модификации гистонов, такие как ацетилирование и метилирование, также существенно влияют на доступность ДНК для транскрипционных факторов. Изменение баланса этих процессов может приводить к активации онкогенов и подавлению генов-супрессоров опухолевого роста.

Эпигенетические изменения в канцерогенезе

В процессе канцерогенеза в клетках формируется характерный эпигенетический профиль. Он включает глобальное гипометилирование генома и локальное гиперметилирование промоторных областей генов-супрессоров опухолевого роста. Гиперметилирование промоторов приводит к снижению или полной утрате экспрессии таких генов, что способствует неконтролируемой пролиферации клеток. Важной особенностью эпигенетических изменений является их раннее возникновение. В ряде случаев эпигенетические нарушения обнаруживаются ещё до формирования клинически выраженной опухоли. Это позволяет рассматривать их в качестве потенциальных маркеров ранней диагностики онкологических заболеваний.

Кроме того, эпигенетические процессы тесно связаны с воздействием факторов окружающей среды. Стресс, старение, воздействие химических канцерогенов и радиации могут вызывать изменения эпигенетического профиля клеток, повышая риск опухолевой трансформации.

Роль некодирующих РНК в опухолевом росте

Значительную роль в эпигенетической регуляции канцерогенеза играют некодирующие РНК, в частности микроРНК и длинные некодирующие РНК. МикроРНК способны регулировать экспрессию множества генов, связываясь с мРНК и подавляя их трансляцию или вызывая деградацию.

В опухолевых клетках часто наблюдается нарушение экспрессии микроРНК. Некоторые из них выполняют функцию онкогенов, тогда как другие обладают онкосупрессорными свойствами. Дисбаланс экспрессии микроРНК способствует усилению пролиферации, инвазии и метастазированию опухолевых клеток.

Длинные некодирующие РНК также участвуют в регуляции хроматиновой структуры и активности генов. Их дерегуляция ассоциирована с прогрессированием опухолей и неблагоприятным прогнозом.

Транспозоны и геномная нестабильность

Существенную роль в эпигенетике канцерогенеза играют мобильные генетические элементы — транспозоны. Они составляют значительную часть генома человека и в норме находятся под строгим эпигенетическим контролем. Основным механизмом подавления активности транспозонов является метилирование ДНК.

При нарушении эпигенетического контроля происходит активация транспозонов, что приводит к геномной нестабильности. Инсерции транспозонов могут повреждать гены, вызывать хромосомные перестройки и способствовать накоплению мутаций. Эти процессы создают условия для опухолевой трансформации клеток.

Заключение

Таким образом, эпигенетика играет ключевую роль в канцерогенезе. Эпигенетические нарушения определяют изменения экспрессии генов, геномную нестабильность и прогрессирование опухолевого процесса. Дальнейшее изучение эпигенетических механизмов открывает перспективы для ранней диагностики и разработки эффективных методов лечения онкологических заболеваний.

Список литературы

1. Мустафин Р. Н., Хуснутдинова Э. К. Эпигенетика канцерогенеза // Креативная хирургия и онкология. 2017.
2. Заридзе Д. Г. Канцерогенез. М.: Медицина, 2004.
3. HercegZ. etal. Towards incorporating epigenetic mechanisms into carcinogen identification and evaluation. Carcinogenesis, 2013.
4. Rodic N., Burns K. H. Long interspersed element-1 (LINE-1) in human neoplasms. PLOS Genetics, 2013.
5. Giordano S., Columbano A. MicroRNA in cancer diagnosis and therapy. Hepatology, 2013.