Обнаруженные молекулярные часы подскажут время наступления рака

Каждая клетка в организме человека содержит копию его генома. В ходе жизни все клетки накапливают мутации в «перезаписываемых» геномах (при размножении клетка-«мать» копирует свою генетическую информацию для образующихся клеток-«дочерей»).

обнаруженные молекулярные часы подскажут время наступления рака
Исследователи обнаружили, что молекулярные часы могут указывать на стадию старения организма и вероятность преобразования нормальных клеток в раковые

Некоторые из процессов, приводящих к появлению мутаций в клетке, запускаются внешними воздействиями, например, курением табака или злоупотреблением солнечными ваннами. Другие мутационные процессы, в свою очередь, постоянно происходят внутри клетки и генерируют мутации непрерывно, с постоянной скоростью в течение десятилетий. Соответственно, число мутаций в клетках коррелирует с возрастом человека.

Мутации могут быть как полезными (тогда они в ходе естественного отбора закрепляются), так и весьма вредными (в этом случае организм болеет или умирает). Накопление «плохих» мутаций в конечном счёте может приводить к онкологическим заболеваниям, а также способствовать старению человека. Эти темы весьма интересуют современных учёных.

В ходе нового исследования исследователи из США выявили два мутационных процесса, которые обнаруживаются практически во всех клетках тела человека.

Геномы раковых клеток стали ключом к поиску этих молекулярных «часов», отсчитывающих время до начала серьёзного заболевания.

Поясним. Предыдущие работы, изучающие возникновение рака, показали, что мутации часто оставляют молекулярную подпись в геноме раковой клетки. Для выявления мутационных подписей в организме человека в ходе данной работы были изучены около 10250 последовательностей ДНК 36 различных видов раковых заболеваний.

Исследователи обнаружили 33 мутационные «подписи», но только у двух из них работали подобно часам – так называемые Подпись 1 и Подпись 5. Эти два ярлыка продемонстрировали прямое соотношение между числом мутаций, обнаруженных в каждом типе раковых клеток, и возрастом пациента, в котором ему был поставлен соответствующий диагноз.

Молекулярные часы генерируют мутации с постоянной скоростью, то есть с возрастом их накапливается всё больше. Учёные изучили 7329860 соматических мутаций в раковых геномах и смогли рассчитать время, которое потребуется каждой клетке прежде, чем она превратится из нормальной в раковую. Данная информация может помочь учёным понять биологию развития раковых заболеваний и даже предсказать метастазирование, масштаб распространения основных раковых клеток по различным частям тела.

Оба процесса накапливают мутации с постоянной скоростью в течение долгого времени и работают во всех типах клеток организма человека. Однако в различных типах опухолей они демонстрируют различные скорости мутации, что указывает на то, что обусловлены они двумя различными биологическими процессами.

Скорость мутаций Подписи 1 была самой высокой в клетках толстой кишки и желудка. Как предполагают исследователи, из-за некоторых метилированных оснований цитозина, трансформирующегося в тимин, возникало несоответствие в геноме, которое приводило к мутации в ходе деления клетки.

Мутационный процесс Подписи 5 оказался более непонятным для учёных. Однако, в отличие от Подписи 1, мутации Подписи 5 не коррелировали с числом клеточных делений. Учёные считают, что теперь необходимы дополнительные исследования для лучшего понимания обоих процессов.

Данная работа не только доказала, что мутационные молекулярные процессы существуют, но и указало на два отдельных процесса, которые постоянно влияют на ДНК. Ход этих «часов» определяет старение клетки и вероятность того, что она станет злокачественной.

«Это исследование крайне важно, ведь оно может серьёзно помочь в лечении раковых больных, – комментирует открытие один из авторов исследования доктор Джулиан Сейл (Julian Sale), возглавивший группу учёных из Лаборатории молекулярной биологии MRC. – Так как эти часы продолжают «тикать», существует вероятность, что врачи смогут спрогнозировать для людей, которым только что поставили диагноз, вероятность метастазирования в другие части тела или вероятность того, что раковые клетки приобретут устойчивость к тому или иному лекарственному препарату. Это поможет врачам спланировать наилучший курс лечения каждого отдельного пациента».

Научная статья об открытии была опубликована в издании Nature Genetics.

Ссылка на источник