Хромосомный хаос: ученые поняли, как формируется рак

Молекулярные биологи из Германии раскрыли клеточный механизм, «поломка» которого оказалась причиной развития примерно трети случаев рака. Их выводы были представлены в журнале Nature Communications, сообщает РИА Новости.

«С одной стороны, «хромосомный хаос», возникающий в результате появления дефектов в системе починки ДНК, вызывает неподдельный ужас. С другой, открытие его корней подарило нам еще один метод борьбы с опухолями. Если отключить подобную систему, мутации в геноме начнут появляться так быстро, что раковые клетки умрут, а здоровые выживут», — заявила Орели Эрнст из Немецкого центра изучения рака в Гейдельберге.

Как рассказывают авторы статьи, достаточно долгое время ученые считали, что рак возникает в результате появления мутаций во «взрослых» клетках организма, забывающих свою роль и функции и начинающих бесконтрольно размножаться при появлении серьезных «опечаток» в ДНК.

Но это происходит достаточно редко, так как наши клетки содержат в себе сразу несколько цепочек генов, отвечающих за починку подобных повреждений или заставляющих клетку убивать себя при появлении мутаций в критически важных генах. В последние годы ученые пытаются понять, как рак «обманывает» эту систему и как она замешана в процессе его зарождения.

Несколько лет назад Эрнст и ее коллеги открыли необычный феномен, связанный с подобным перерождением клетки, — так называемый хромотрипсис, или «хромосомный хаос».

Под этим ученые понимают особый процесс, в ходе которого одна или несколько хромосом внезапно разваливаются на части. Те случайным образом повторно соединяются, и в большинстве случаев клетка либо гибнет, либо превращается в родоначальника раковой опухоли.

Как признает Эрнст, несмотря на всю важность открытия, оно не дало ответа на главный вопрос: как именно возникает подобный «хаос»? Для ответа на эту загадку ученые проследили за тем, как появлялись опухоли в теле мышей, предрасположенных к развитию рака мозга и груди.

Сравнивая геномы клеток из опухолей, немецкие биологи открыли несколько любопытных закономерностей развития хромотрипсиса. Как оказалось, он чаще всего появлялся у животных, у которых был поврежден ген XRCC4, отвечающий за один из типов починки двойных разрывов в нити ДНК.

Повреждение или отключение этого гена, как показали опыты на мышах и анализ ДНК раковых клеток, извлеченных из мозга четырех десятков пациентов, почти гарантированно приводит к развитию «хромосомного хаоса» и формированию раковой опухоли.

Схожим образом, хотя и менее катастрофично, ситуация развивается при появлении мутаций в двух других генах, отвечающих за починку генома: BRCA2 и Lig4. Их повреждение приводит к появлению дополнительных копий гена Myc, стимулирующего размножение стволовых и раковых клеток, что делает возможным или ускоряет развитие рака.

Что интересно, все эти формы «хромосомного хаоса», как показали опыты в пробирке, позволяют бороться с раком, не включая, а отключая другие гены починки ДНК, такие как RAD51 и PARP1. Блокировка их работы привела к уничтожению примерно 60% раковых и только десяти процентов здоровых клеток всего за двое суток эксперимента.

Сегодня, отмечает Эрнст, медики уже используют подобные препараты для борьбы с определенными формами рака груди, при появлении которых повреждается ген BRCA2. По всей видимости, аналогичным образом можно бороться и с другими опухолями, возникшими в результате «хаоса», заключают авторы статьи.