Два крупных исследования, результаты которых опубликованы в журнале Nature, обнаружили новый уровень контроля активности раковых генов внутри опухолей. Ученые назвали его "темной материей" рака.
Разворачивание нуклеосомной ДНК. Трехмерная структура ДНК может контролировать способность некоторых генов включаться и выключаться. Phospho Biomedical Animation. Phospho Biomedical Animation
Исследование показывает, что в развитии рака решающую роль играет эпигенетика - клетки, контролирующие активность генов. Обычно раковые опухоли исследуют только на наличие мутаций ДНК, что может пропустить этот уровень контроля. Таким образом, невозможно полноценно спрогнозировать поведение рака и его реакцию на лечение.
Профессор Тревор Грэм, директор Центра эволюции и рака при Институте исследования рака (ICR), в своем заявлении подчеркнул: "Мы открыли дополнительный уровень контроля за поведением раковых опухолей - нечто, что можно было бы назвать "темной материей" рака. В течение многих лет наше понимание рака было сосредоточено на генетических мутациях, которые постоянно изменяют код ДНК. Однако наше исследование показало, что характер структуры ДНК может влиять на то, какие гены будут прочитаны без изменения кода. Это может быть очень важно для определения поведения раковых опухолей".
Исследования проводились под руководством ученых из Института исследований рака в Лондоне, Миланского технологического института человека и Лондонского университета королевы Марии.
Эпигенетические изменения в эволюции рака
В ходе первой работы специалисты собрали 1 373 образца из 30 опухолей кишечника и изучили эпигенетические изменения по мере роста онкологии. Наблюдения показали, что факторы, влияющие на эпигенез широко распространены в раковых клетках. Они передаются по наследству и присутствуют в раковых клетках, которые имеют "преимущества в выживании".
Цель второй работы - изучить, почему раковые клетки внутри одной опухоли могут сильно отличаться друг от друга. Для этого авторы исследовали последовательности ДНК в образцах, взятых из разных частей одной и той же опухоли. Исследование показало, что не более двух процентов "изменений в коде ДНК в различных областях опухоли были связаны с нарушениями активности генов, а вариации характеристик раковых клеток в опухоли часто обусловлены не только мутациями ДНК, но и другими факторами".
Благодаря этим работам ученые смогли отследить влияние эпигенетического контроля на рост и эволюцию рака кишечника. Они также отметили, что эпигенетические изменения в значительной степени участвуют в эволюции рака.
"Мы надеемся, что эта работа изменит представление о раке и его лечении - и в конечном итоге она должна повлиять на методы лечения пациентов. Генетическое тестирование раковых мутаций дает нам только часть картины о состоянии здоровья человека - и не учитывает "эпигенетические" изменения того, как считываются гены. Проверяя как генетические, так и эпигенетические изменения, мы потенциально сможем гораздо эффективнее прогнозировать, какие методы лечения будут наиболее успешными при раке того или иного человека", - говорит Грэм.
Важное открытие
Согласно заявлению ICR, эти работы представляют собой "фундаментальное достижение" в мировом понимании рака. Они объясняют, почему анализы ДНК могут быть ненадежными, когда речь идет о реакции рака на лечение. Благодаря этой работе врачи теперь смогут более эффективно подбирать методы лечения для пациентов.
"Нам впервые удалось составить карту эпигенетических нарушений наряду с накоплением мутаций ДНК по мере развития колоректальной опухоли. Это открывает захватывающие возможности для поиска новых методов терапии рака, направленных не на воздействие мутаций ДНК, а на эпигенетические изменения, которые определяют, как происходит считывание генов", - считает профессор Андреа Сотторива, руководитель исследовательского центра вычислительной биологии в Human Technopole в Милане, соавтор проекта.
Профессор Кристиан Хелин, руководитель МЦР в Лондоне и ведущий специалист в области эпигенетики, заявил, что исследование открывает уникальные возможности для изучения рака с помощью "как генетических, так и эпигенетических тестов, и, в конечном итоге, для лечения онкологических заболеваний с помощью эпигенетически направленных препаратов".
Источники: Nature, The Institute of Cancer Research, London
1. (https://www.nature.com/articles/s41586-022-05311-x)
2. (https://www.nature.com/articles/s41586-022-05202-1)
3. (https://www.icr.ac.uk/news-archive/landmark-nature-papers-unveil-dark-matter-shaping-cancer-behaviour)
