Zagadka aneuploidii. Badania w poszukiwaniu lekarstwa na raka
Badacze z Massachusetts Institute of Technology próbują rozwikłać zagadkę aneuploidii, zaburzenia genetycznego, które leży u podstaw niektórych rodzajów raka, a także zespołu Downa. Już pierwszy etap badań pozwolił zweryfikować niektóre przekonania świata nauki dotyczące raka i zarysował nowe perspektywy leczenia. Niestety, prowadzone badania odkrywają też bardziej skomplikowane niż dotąd uznawano, trudniejsze do przezwyciężenia cechy nowotworów.
Aneuploidia to zaburzenie polegające na tym, że komórki danego organizmu zawierają niewłaściwą (zbyt dużą lub zbyt małą) liczbę chromosomów. Jest to przyczyną niektórych rodzajów raka i różnych zaburzeń genetycznych, w tym zespołu Downa. Leży też u podstaw licznych poronień.
Zagadka, którą badacze chcą rozwikłać, polega na tym, że identyczne zaburzenia w genotypie czasem oddziałują podobnie, a czasem dają zupełnie odmienne efekty. Dla przykładu, trzecia kopia w obrębie chromosomu 21 – przyczyna zespołu Downa – w 90 procentach przypadków powoduje niedonoszenie ciąży, ale w niektórych przypadkach ludzie z tą przypadłością żyją dłużej niż 60 lat.
Jak dotąd zakładano, że u podstaw tych odmienności leżą różnice w ogólnej strukturze genetycznej poszczególnych osób. Tę perspektywę zmienić próbuje artykuł opublikowany przez badaczy z Koch Institute for Integrative Cancer Research z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w czasopiśmie „Cell”. Naukowcy z MIT dowodzą, że sama aneuploidia powodować może wyraźne odmienności w komórkach, które w innym przypadku byłyby identyczne. To odkrycie może przyczynić się do znacznrgo postępu w leczeniu raka, ponieważ może wyjaśnić, dlaczego jednakowe genetycznie komórki rakowe różnie reagują na tę samą terapię.
Badania w MIT prowadzone były najpierw na komórkach drożdży piekarskich reagujących podobnie do komórek ludzkich. W genetycznie jednakowych komórach wymuszano utratę lub dodanie jednego chromosomu. Wpływ na obserwowane komórki był natychmiastowy, ale ich reakcje były zróżnicowane. Niektóre komórki „zwolniły” i zaprzestały podziału, a niektóre funkcjonowały nadal w prawnie niezmienionym cyklu. Naukowcy systematycznie obserwowali zmiany w kolejnych chromosomach i rzeczywiście badane komórki nieodmiennie reagowały na cały wachlarz sposobów. Analogiczną wariantywność w reakcji na aneuploidię naukowcy dostrzegli w innych procesach biologicznych, takich jak transkrypcja genu, czyli kopiowanie informacji zawartej w DNA na RNA.
Żeby upewnić się, że opisana reakcja nie jest tylko unikalną cechą komórek drożdży piekarskich, badacze przeprowadzili eksperyment z aneuploidią na myszach i w rezultacie spotkali się z tym samym poziomem zmienności.
– To sugeruje, że stan aneuploidii jako taki wytwarza niestałość, co może dostarczyć nam dodatkowych wyjaśnień na pytanie, dlaczego choroby wywołane aneuploidią cechują się właśnie taką niestałością – mówi prof. Angelica Amon z Instytutu Kocha MIT.
Uznaje się dotąd, że nowotwory miewają kilka populacji komórek, niektórych bardzo odróżniających się w swojej genetycznej strukturze. Ta różnorodność jest wskazywana jako przyczyna wielu niepowodzeń w chemioterapii – leczenie nie jest odpowiednio dostosowane i nie trafia do wszystkich komórek.
– Niestety – zauważa prof. Amon – nasze badania pokazują, że nowotwory wcale nie muszą być genetycznie heterogeniczne, żeby utrudniać leczenie i to stanowi kolejne wyzwanie dla terapii rakowej.
Badania w Instytucie Kocha wchodzą w kolejny etap. Naukowcy liczą na to, że uda im się wytropić źródła opisanej zmienności. Jeśli zdołają ustalić, które geny i jakie ścieżki zmian są kluczowe w tym procesie, będzie to ważny krok w walce z nowotworami.
Opracowano na podstawie artykułu Study helps explain varying outcomes for cancer, Down Syndrome umieszczonego na stronie news.mit.edu.
