Дослідження показало, що оборотні молекулярні зміни можуть спричинити рак

Хоча у кожної другої людини протягом життя розвивається певна форма раку, ми все ще багато чого не знаємо про цю хворобу. Але завдяки постійним дослідженням ми продовжуємо дізнаватися більше про біологію раку. Одне з останніх відкриттів може навіть змінити наше розуміння того, як розвивається рак.

Але перш ніж говорити про нове відкриття, давайте спочатку обговоримо класичну теорію, яка намагається пояснити, чому нормальні клітини стають раковими. Ця теорія стверджує, що мутації ДНК є основною причиною виникнення раку.

Добре відомо, що старіння, а також деякі фактори способу життя та навколишнього середовища (наприклад, куріння та ультрафіолетове випромінювання) спричиняють випадкові мутації ДНК (також відомі як генетичні зміни) в наших клітинах. Більшість генетичних змін призводять до загибелі клітин або не мають жодних наслідків.

Однак деякі мутації сприяють виживанню клітин. Якщо в клітині відбувається достатня кількість мутацій ДНК, які “продовжують життя”, вона стає практично безсмертною – запускаючи серію неконтрольованих дуплікацій, які породжують рак. Ця теорія підтверджена численними експериментальними даними.

Однак ця теорія надає великого значення мутаціям ДНК, які є незворотними і часто важко піддаються лікуванню. Отже, якщо рак спричинений лише генетичними мутаціями, наша здатність вбивати ракові клітини може бути обмеженою.

Цікаво, що існують й інші теорії про те, як починається рак. Якщо ці теорії також справедливі, ми могли б розробити кращі способи профілактики та лікування раку.

Одну з цих нових теорій дослідники перевірили в нещодавній публікації в журналі Nature. Це дослідження проводилося на плодових мушках (які мають 75% генів, пов’язаних із захворюваннями людини).

Дослідники використовували мух, щоб з’ясувати, чи може рак бути викликаний епігенетичними змінами – оборотними “мітками”, які додаються до геному, щоб вмикати та вимикати гени.

“Генетика” та “епігенетика” можуть звучати схоже, але вони позначають два дуже різні процеси. Щоб зрозуміти різницю між генетичними мутаціями та епігенетичними змінами, уявіть собі свою ДНК як книгу, що містить частину інформації, необхідної для створення вас самих.

Згідно з цією метафорою, кожен ген буде еквівалентом речення в цій книзі. Генетична мутація відповідає використанню ручки, щоб викреслити або змінити речення. Зробивши це, ви вже не зможете це виправити.

Епігенетичні позначки є більш тонкими змінами – наприклад, підкреслення речення олівцем або використання закладки для швидкого пошуку певної сторінки. Ці зміни досягаються шляхом додавання або видалення невеликих молекул до самої ДНК або до білків, які тісно пов’язані з ДНК.

По суті, епігенетичні зміни є оборотними, але вони можуть мати глибокий вплив на те, як ваші клітини “зчитують” ДНК.

Епігенетичні мітки необхідні для ввімкнення та вимкнення генів під час розвитку (наприклад, вони допомагають нам формувати очі в утробі матері). Епігенетичні мітки також створюють міст між зовнішнім середовищем і генами. Наприклад, епігенетична регуляція генів дозволяє тваринам адаптуватися до зміни сезонів.

Довгий час вважалося, що епігенетичні мітки занадто швидкоплинні, щоб викликати рак. Але попередня робота нашої дослідницької групи та багатьох інших показала, що ракові клітини накопичують кілька епігенетичних змін – і ці зміни можуть сприяти виживанню ракових клітин так само ефективно, як і мутації ДНК.

Це дозволяє припустити, що рак розвивається через накопичення як генетичних, так і епігенетичних змін.

Однак попередні дослідження в цій галузі не мали достатніх доказів того, що епігенетичні зміни можуть викликати рак за відсутності мутацій ДНК.

Нещодавнє дослідження, опубліковане в журналі Nature, вперше показало, що тимчасової зміни епігенетичних маркерів – навіть без мутації ДНК – достатньо, щоб викликати рак.

Лікування раку

Це не лише цікавий з наукової точки зору результат, але й доказ, який може змінити спосіб лікування деяких видів раку – особливо, якщо ці результати будуть підтверджені в майбутніх дослідженнях.

Якщо епігенетичні зміни сприяють розвитку раку, то дослідники можуть розробити епігенетичну терапію цієї смертельної хвороби. Багато вчених і фармацевтичних компаній працюють над цим протягом останніх кількох десятиліть.

Ці методи лікування перепрограмують ракові клітини, змінюючи розподіл оборотних епігенетичних міток. Це дозволило б клітинам повернутися до своєї нормальної поведінки, тим самим зупинивши неконтрольоване розмноження.

Деякі з цих нових епігенетичних препаратів вже схвалені в деяких країнах для лікування раку крові та сарком. Інші епігенетичні препарати проходять клінічні випробування для лікування найпоширеніших видів раку, в тому числі раку молочної залози та простати.

Епігенетична теорія раку також має значення для виявлення раку. Сліди аномальних епігенетичних міток вивільняються раковими клітинами і можуть бути знайдені в крові хворих на рак.

Ось чому ми з колегами описали аналіз крові, який може виявити епігенетичні мітки з крихітної кількості крові. Оскільки мутації ДНК також можна знайти в крові онкохворих, поєднання генетичних та епігенетичних тестів може зробити виявлення раку ще більш точним.

Епігенетичну терапію також можна поєднувати з традиційними методами лікування раку – такими, як хірургічне втручання або променева терапія, які в багатьох випадках є дуже ефективними.

Наша команда також припустила, що епігенетичні препарати і тести потенційно можуть бути використані для розробки кращих, точніших методів лікування, оптимізованих для кожного пацієнта – хоча до цієї технології ще дуже далеко.

Хоча епігенетична теорія раку пояснює важливі аспекти розвитку хвороби, це не означає, що класична теорія раку є хибною. Ця нова теорія збагачує наше розуміння цього складного явища, нагадуючи нам, що про рак ще багато чого треба дізнатися.

Наступні кроки в цьому дослідженні полягають у перевірці епігенетичної теорії на інших моделях, таких як клітини людини, для подальшого розвитку точних методів лікування.