Дослідники хочуть дізнатися про раптове виникнення раку

Рак може виникнути раптово в результаті одної катастрофічної хромосомної події за участю від десятків до сотні розривів у ДНК, які випадково утворюються водночас, повідомили дослідники в січневому 7-му випуску наукового журналу Cell.

"У більшості випадків ракових захворювань, певна кількість мутацій утворюються з плином часу, поступово перетворючись у більш агресивні форми," каже Пітер Кемпбелл (Peter Campbell), онколог з інституту Велкам Траст Сангер (Wellcome Trust Sanger Institute) і провідний автор дослідження. Але в деяких ситуаціях, додає він, рак може прийти з нізвідки, залишивши своїй жертві мало часу для лікування.

"Що особливо захоплюючого в цьому спостереженні, то є те, що воно вказує на новий механізм, який впливає на стабільність геному в дуже локалізований спосіб", говорить Рональд Депіно (Ronald DePinho), генетик-онколог Бельферського інституту прикладної онкології (Belfer Institute for Applied Cancer Science) у Гарвардському університеті, який не брав участі в дослідженні. "Ця стаття пояснює, як рак може формуватися у відносно короткий період часу." 

Зазвичай, коли клітина піддається такому різкому пошкодженню як руйнування власних хромосом, що дослідники називають хромотрипсіс (chromothripsis), вона помирає від неспроможності пройти основні етапи клітинного циклу, що у процесі мітозу свідчить про пошкодження ДНК. Іноді, однак, клітина намагається врятувати себе навіть після кількох розривів у дволанцюжковій ДНК. Хоча в більшості випадків репарація, ймовірно, призводить до змін, які завдають шкоди здатності клітин продовжувати ділення, каже Кемпбелл, випадковими чином "мішанина" репарацій може іноді посилювати гени раку або видаляти гени-супресори раку, провокуючи до того нормальну клітину почати безконтрольне ділення. 

Кемпбелл і його група використовувала високопропускні методи секвенування (метод секвенування ДНК включає визначення порядку, в якому елементи утворюють конкретний ген - прим. пер.) для вивчення структури перестановок у ДНК, які приводять до різних видів раку - наприклад, товстої кишки, легенів, підшлункової залози, меланоми і остеосаркоми - і виявили, що масові перестановки дволанцюжкової ДНК можуть відбутися в локалізованих областях, наприклад, у хромосомах 9 і 13, де існують важливі гени раку. 

Частково через сфокусований характер пошкодження, стверджує група, це дуже малоймовірно, щоб катастрофічні перебудови відбувалися з окремих, послідовних подій, згідно традиційних уявлень про канцерогенезис, але швидше за все це може трапитись, як одиночна катастрофічна подія. Хоча явище, як здається, відбувається тільки у невеликому відсотку всіх випадків захворювання на рак - лише два-три відсотки - дослідники стверджують, що це дійсно значна кількість випадків, враховуючи поширеність раку. Крім того, вони вважають, що хромосомні поломки можуть становити до 25 відсотків випадків раку кісткової тканини. 

Однак, причина пошкодження залишається невловимою, хоча "той факт, що це відбувається частіше всього у випадках раку кісткової тканини, є ключем для розгадки механізму явища", каже Депіно. "Має бути щось, що принципово відрізняє клітини кісткової тканини, тому що вони більш сприйнятливі до таких катастрофічних явищ". 

Одна з можливостей, припускає група, є те, що завдане пошкодження в результаті іонізуючого випромінювання з джерел, таких як рентгенівські промені або ядерні аварії, які, як відомо, є причиною дволанцюгових розривів. "Це заманливо припустити, що з цієї причини ми спостерігаємо це явище більше в кістковій тканині, тому що ця тканина більш уражена іонізуючим випромінюванням, ніж інші види клітин", говорить Кемпбелл. "Деякі з радіонуклідів переважно утримуються у кістяку і, отже, переважно опромінюють його". 

Кемпбелл і його команда планують перевірити цю теорію, взявши зразки пухлин у людей, які зазнали значного опромінення, наприклад, під час аварії на Чорнобильській атомній електростанції в Україні або атомного бомбардування у Хіросимі й Нагасакі, Японія під час Другої світової війни. Кемпбелл сказав, що вони також планують викликати це явище в пробірці з використанням лазерів, які можуть мати такий же сильний локальний вплив на ДНК, як вони спостерігали. Все це для того, щоб побачити, чи масові поломки є безпосередньою причиною збільшення індукції раку. 

"Розуміння того, що цей механізм є причиною цих катастрофічних явищ буде захоплюючою областю майбутніх досліджень", сказав Депіно.

Джерело:

За матеріалами P.J. Stevens et al., "Massive Genomic Rearrangement Acquired in Single Catastrophic Event during Cancer Developement," Cell, 144:27-40, 2011.
http://www.the-scientist.com/news/display/57907/