Rak: Naukowcy odkryli 129 „skaczących genów”, które napędzają wzrost guza
W badaniach nad rakiem naukowcy zwykle szukają genów raka, przeszukując genom pod kątem zmienionych sekwencji - lub mutacji - w DNA. Jednak nowe badanie ujawniło, że skaczące geny, które są pomijane w tradycyjnym sekwencjonowaniu, są również ważnymi czynnikami napędzającymi wzrost guza.
Naukowcy z Washington University School of Medicine w St. Louis w stanie Missouri odkryli, że skaczące geny są szeroko rozpowszechnione w raku i sprzyjają wzrostowi guza, zmuszając geny raka do pozostania włączonymi.
Przeanalizowali 7 769 próbek guzów z 15 różnych typów raka i znaleźli 129 skaczących genów, które mogą napędzać wzrost guza poprzez wpływ na 106 różnych genów raka.
Skaczące geny funkcjonowały jako „ukryte przełączniki” w 3864 guzach, które przeanalizował zespół. Guzy te pochodziły z raka piersi, okrężnicy, płuc, skóry, prostaty, mózgu i innych typów raka.
Niedawny Nature Genetics artykuł zawiera pełny opis badania.
Identyfikując skaczące geny jako potencjalne cele genetyczne, odkrycia otwierają nowe możliwości w poszukiwaniu nowatorskich metod leczenia raka.
„Jeśli ty”, mówi Ting Wang, profesor medycyny na Wydziale Genetyki, „wykonujesz typowe sekwencjonowanie genomu, szukając mutacji genetycznych powodujących raka, nie znajdziesz skaczących genów”.
Choroba o wielu aspektach genetycznych
Rak rozwija się, gdy instrukcje genetyczne rządzące funkcjonowaniem komórek, a zwłaszcza dojrzewaniem i podziałami, ulegają pewnym zmianom.
Niektóre zmiany genetyczne, które powodują raka, zmieniają naturalne ograniczenia wzrostu komórek w organizmie; inne mogą zakłócić strukturę i funkcję białek, które wykonują pracę komórek i utrzymują je w dobrym stanie.
Zmiany genetyczne, które mogą powodować raka, mogą przenosić się z rodzica na dziecko. Mogą również powstać w trakcie życia człowieka, na przykład podczas podziału komórek lub w odpowiedzi na promieniowanie ultrafioletowe, czynniki rakotwórcze w dymie tytoniowym lub inne czynniki środowiskowe.
Istnieją różne rodzaje zmian genetycznych. Niektóre wpływają tylko na pojedynczy element budulcowy DNA, podczas gdy inne mogą powielać, pomijać lub zmieniać kolejność długich sekwencji bloków budulcowych.
Innym sposobem, w jaki zmiany genetyczne mogą prowadzić do raka, nie jest zmiana samego DNA, ale zmienia jego zdolność do wyrażania jego instrukcji. Ten rodzaj zmiany nazywa się epigenetyczną. Dzieje się tak między innymi poprzez chemiczne znaczniki, które przyczepiają się do DNA.
To normalne, że komórki, nawet zdrowe, mają zmiany genetyczne, ale komórki rakowe mają ich o wiele więcej. Rak każdej osoby będzie miał swój własny wzór zmian genetycznych, a nawet w tym samym guzie różne komórki mogą mieć różne genetyczne odciski palców.
Skaczące geny - nowy typ sterownika
Skaczące geny, które naukowcy nazywają elementami zdolnymi do transpozycji, to sekwencje DNA, które mogą poruszać się w genomie. „Występują w wielu różnych formach i kształtach”, a naukowcy potrzebują specjalistycznych narzędzi do ich analizy.
Dzięki ulepszonym i potężnym technikom naukowcy zdają sobie sprawę, że skaczące geny są bardzo aktywne w genomie i być może „nie powinny być dłużej marginalizowane”.
Pytanie, w jaki sposób skaczące geny przedostały się do ludzkiego genomu podczas ewolucji, jest gorącym pytaniem. Niektórzy ludzie twierdzą, że infekcja wirusowa jest powszechną drogą.
Wcześniejsze badania wykazały, że określone elementy w skaczących genach mogą wpływać na ekspresję genów raka. Jednak nie zbadali oni szczegółowo takich zdarzeń ani nie zbadali, jak często mogą one występować w różnych rodzajach raka.
Dlatego prof. Wang i jego zespół postanowili zająć się tymi kwestiami, wykorzystując próbki nowotworów z programu Atlas genomu raka.
Odkryli, że skaczące geny są cechą wielu nowotworów z przyspieszonym wzrostem guza.
Wydaje się, że w tych bardziej agresywnych nowotworach skaczące geny zachowują się jak „tajemnicze przełączniki”, które włączają geny związane z rakiem, które zwykle są ciche - i utrzymują je włączone.
Skaczące geny różnią się w zależności od typu raka
Krytycznym odkryciem badania jest to, że podczas gdy skaczące geny wydają się być powszechne w raku, ich wzorzec obecności i wpływu różni się w zależności od typu raka.
Zespół odkrył na przykład, że 12 procent glejaków raka mózgu miało co najmniej jeden skaczący gen, podczas gdy liczba ta wynosiła 87 procent dla rodzaju raka płuc zwanego rakiem płaskonabłonkowym.
„Skaczące geny są ważniejsze w niektórych typach raka niż w innych, ale średnio stwierdziliśmy, że przynajmniej jeden z nich aktywuje gen raka w około połowie wszystkich guzów, które badaliśmy” - wyjaśnia prof. Wang.
Sugeruje, że przekazywanie lekarzom tego typu informacji może pomóc im zdecydować, czy leczyć określone nowotwory „bardziej agresywnie”.
„Zapewnia również nowe cele do badań pod kątem przyszłych terapii przeciwnowotworowych” - dodaje.
Innym ważnym odkryciem było to, że skaczące geny działające jako ukradkowe przełączniki były bardziej rozpowszechnione w nowotworach, których DNA był bardziej otwarty. Genom zazwyczaj utrzymuje DNA szczelnie zamknięte. DNA o otwartym kształcie z większym prawdopodobieństwem utraci część swojej funkcji.
„Wiele z tego, co transponowalne elementy robią w naszym genomie, pozostaje tajemnicą. To badanie jest pierwszym szczegółowym zarysem ich ważnych ról w raku ”.
Prof. Ting Wang
