Ученые обнаружили генетическую мутацию, которая приводит к тому, что раковые клетки способны переносить наличие аномального числа хромосом — состояние, которое обычно убивает клетки — позволяя им адаптироваться к окружающей среде и продолжать расти.
Клетки человека обычно имеют 46 хромосом (23 пары). Если их больше или меньше, состояние, называемое анеуплоидией , то они, скорее всего, умрут или будут расти очень медленно. Однако анеуплоидия очень распространена при растущем раке.
Исследование, проведенное учеными из Института исследования рака в Лондоне, показало, что когда они отключили ген белка под названием BRG1, раковые клетки смогли получить дополнительные хромосомы без каких-либо негативных результатов, обычно наблюдаемых в анеуплоидных клетках.
Исследователи говорят, что это новое исследование раковых клеток в лаборатории дает представление о том, почему так много раковых клеток являются анеуплоидными, но все же способны подвергаться чрезмерному росту. Они надеются, что эти результаты помогут нам понять, как рак может быстро развиваться в новых условиях.
Наука открытий, как и эта работа, жизненно важна для исследования рака , поскольку она расширяет наше фундаментальное понимание биологии рака. Без результатов, которые проливают свет на то, что происходит внутри рака, было бы невозможно знать, с чего начать поиск новых лекарств, которые могут быть эффективными против болезни.
Исследование опубликовано в Nature Communications.
Роль гена BRG1
Исследователи посмотрели, что произошло, когда они отключили ген BRG1 в раковых клетках. Они обнаружили, что вначале клетки были несчастливыми и реплицировались очень медленно. Но постепенно в течение восьми месяцев они восстановились.
Это устойчивое возвращение к физической форме было связано с тем, что многие клетки стали анеуплоидными, чего не наблюдалось в контрольных клетках, где был активен ген BRG1. Эти данные свидетельствуют о том, что потеря BRG1 способствует развитию анеуплоидии в раковых клетках.
Анеуплоидность может быть выгодна для раковых клеток, поскольку она обеспечивает большую генетическую изменчивость и дополнительные копии генов, что позволяет им развиваться и адаптироваться к новым условиям. Понимание и противодействие способности рака адаптироваться и развиваться является ключевой областью исследований ICR и составляет центральную часть текущей исследовательской стратегии ICR.
Это исследование также подчеркивает роль белкового комплекса, называемого SWI/SNF, группы белков, которые работают вместе, чтобы наматывать и раскручивать ДНК, чтобы ее можно было копировать или восстанавливать.
Каждый пятый рак человека содержит мутацию, которая вызывает потерю функции комплекса SWI/SNF, что позволяет предположить, что SWI/SNF работает как супрессор опухоли. Однако мы далеки от полного понимания роли SWI/SNF в развитии рака.
BRG1, белок, отключенный в этом исследовании, образует ключевую часть комплекса SWI/SNF. Поскольку раковые клетки с анеуплоидией могут счастливо существовать, когда они потеряли BRG1, это исследование предполагает, что SWI/SNF играет определенную роль в предотвращении толерантности к анеуплоидии.
Выживание с разным числом хромосом
Исследователи также увидели, что биологические пути, связанные с толерантностью к анеуплоидии, изменились сразу же после потери BRG1. Ученые предполагают, что эти ранние изменения в путях толерантности к анеуплоидии позволяют клеткам без BRG1 иметь разное количество хромосом без обычной потери здоровья, наблюдаемой в анеуплоидных клетках.
Далее ученые проверили роль BRG1 в толерантности к анеуплоидии, индуцируя анеуплоидию в раковых клетках с выключенным BRG1 и в контрольных клетках с активным BRG1.
Они обнаружили, что количество клеток без BRG1, которые выжили после семи дней воздействия препарата, вызывающего анеуплоидию, примерно вдвое превышало количество выживших клеток с BRG1. Это еще раз подтверждает идею о том, что клетки без BRG1 лучше переносят анеуплоидию, чем клетки с белком.
Предоставление подсказок
Руководитель исследования профессор Джессика Даунс, профессор эпигенетики и стабильности генома в ICR, сказала: «Наше исследование помогло раскрыть один фактор, который может объяснить, как много раковых клеток могут счастливо существовать и расти с ненормальным числом хромосом, когда это состояние обычно приводит к снижению приспособленности клеток.В будущем эти открытия могут дать ключ к пониманию того, как может быть нарушен рост рака.
«Работа, которую мы делаем, чтобы понять основы биологии и эволюции рака, имеет решающее значение в нашей борьбе с этим заболеванием».
Совместный первый автор исследования доктор Педро Зуазуа-Вильяр, старший научный сотрудник группы эпигенетики и стабильности генома в ICR, сказал: «Рак так сложно лечить, потому что он чрезвычайно сложен и может адаптироваться к изменениям в своем организме». Это исследование показало, что толерантность к анеуплоидии является одним из способов, благодаря которым раковые клетки могут адаптироваться и развиваться столь эффективно.
«Благодаря таким исследованиям мы надеемся, что в конечном итоге сможем предсказать путь эволюции рака по одному образцу опухоли, чтобы врачи могли видеть и противодействовать следующему шагу рака».
