"Растет изнутри". Найдена новая причина возникновения рака

МОСКВА, 25 июн — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Ученые установили, что рак не всегда связан с наследственными или внешними факторами. Оказывается, здоровые клетки могут перерождаться из-за прикрепления к ДНК кольцевых РНК — недавно открытого семейства генетических молекул.

Генетическая информация, которую организм использует как инструкцию для функционирования и развития, заложена в структуре ДНК. Ее фрагменты, гены — природный код для синтеза различных белков, каждый из которых выполняет определенную работу.

Сигналы, посылаемые генами, определяют скорость роста клеток, темпы их деления и срок жизни. Рак — это ненормальный, неконтролируемый рост клеток, который запускается, когда отдельные гены изменяются и производят неправильные белки.

Самая распространенная причина рака — приобретенные мутации, которые не передаются от родителей детям, а возникают в течение жизни. Процесс начинается с изменения генов в одной-единственной клетке конкретного органа — например, молочной железы или толстой кишки. Измененные гены посылают клетке сигнал о старте ускоренного многократного деления. Это приводит к возникновению опухоли.

Мутации генов — распространенное явление. Биологи посчитали, что ежедневно в цепочке ДНК каждой клетки человека только под воздействием окисляющих соединений повреждается порядка 500 оснований. Не все изменения критические, большинство никак не сказывается на здоровье.

По разным оценкам, от пяти до двадцати процентов онкологических заболеваний связаны с наследственными изменениями генов. В большинстве случаев раковые клетки образуются из-за приобретенных (или соматических) мутаций. С возрастом организм все хуже их исправляет, поэтому пожилые люди, у которых изменения в ДНК накапливаются в течение многих лет, болеют раком чаще, чем молодые.

Помимо старения, факторами, провоцирующими генетические сбои, могут стать вирусы, употребление табака, воздействие некоторых гормонов и токсинов, ультрафиолетовое и радиоактивное излучения.

Степень риска зависит и от специализации генов. Среди них есть так называемые онкогены, мутации в которых способны быстро превратить здоровую клетку в раковую. Два самых известных — HER2, обнаруженный в опухолях молочной железы и яичников, и RAS, отвечающий за производство белков, которые помогают клеткам общаться друг с другом, нормально расти и умирать, когда это необходимо.

Гены, ограничивающие рост клеток, называют супрессорами. Поломки в них также приводят к бесконтрольному росту клеток, которые в конечном итоге могут сформировать опухоль. Самый распространенный ген-супрессор — p53, или TP53. Более чем у половины онкологических пациентов он отсутствует или поврежден.

Наследственные мутации в гене p53 встречаются редко, в отличие от двух других генов-супрессоров — BRCA1 и BRCA2. Изменения в них передаются по наследству и приводят к развитию рака молочной железы, яичников, поджелудочной и предстательной желез.

К группе риска относят и гены репарации ДНК. Они призваны исправлять ошибки копирования генетической информации, возникающие в процессе деления. Мутации в них приводят к тому, что в ДНК начинают накапливаться ошибки, что также может стать причиной рака.

Не так давно в клетках человека биологи открыли новое семейство макромолекул, участвующих в регуляции и экспрессии генов, — кольцевые РНК. Ученые заметили, что появление большого количества этих соединений в плазме крови часто ассоциируется с развитием онкологических заболеваний. Более двадцати кольцевых РНК сейчас используют в качестве онкомаркеров для раннего выявления различных видов рака: толстой кишки, яичников, мочевого пузыря, молочной железы, печени, желудка, почек и предстательной железы. Однако какую роль они играют в образовании опухолей, до сих пор было неизвестно.

Австралийские исследователи из Университета Флиндерса в Аделаиде решили эту загадку — обнаружили, что специфические кольцевые РНК могут прикрепляться к ДНК и вызывать мутации, которые приводят к раку. Авторы назвали этот процесс "эндогенным РНК-направленным повреждением ДНК".

"Внешние экологические и генетические факторы долгое время считали основными причинами рака, — приводятся в пресс-релизе слова руководителя исследования профессора Саймона Конна, возглавляющего лабораторию кольцевых РНК в Институте медицинских исследований Университета Флиндерса. — Это первый пример макромолекулы, присутствующей у многих из нас, которая способна изменять ДНК и вызывать рак изнутри".

Авторы установили, что кольцевые РНК могут связываться с ДНК в самых разных местах, используя для этого четыре различных механизма. В результате в генетической цепочке происходят изменения, кульминацией которых становится ее разрыв. Чтобы выжить, клетка запускает механизм восстановления ДНК, но этот процесс не всегда проходит идеально.

"Из-за того, что кольцевые РНК способны изменять физическое расположение фрагментов разорванной ДНК в клеточном ядре, при склеивании, подобно соединению частей разорванной книги, могут произойти ошибки в "нумерации страниц", — объясняет профессор Конн.

Известно, что такой процесс неправильной сборки генетического материала, называемый хромосомной транслокацией, может превратить нормальную клетку в раковую.

В настоящее время в медицинской литературе имеется около 500 описаний хромосомных перестроек, возникших в результате транслокационных генных слияний, специфических для различных онкологических заболеваний. Врачи по всему миру используют их для определения вида и стадии рака, выбора вариантов лечения. Как возникают эти мутации, стало известно только сейчас.

Самый известный пример транслокационной перестройки ДНК — возникновение так называемой филадельфийской хромосомы. Эта мутация вызывает до 95 процентов случаев хронического миелолейкоза, ее находят практически у всех пациентов с В-клеточным острым лимфобластным лейкозом.

Филадельфийская хромосома, для которой в Международной цитогенетической номенклатуре имеется даже собственное обозначение Ph, образуется, когда ген ABL1, расположенный на девятой хромосоме, объединяется с участком BCR хромосомы 22. Новый химерный белок BCR-ABL постоянно активен и провоцирует неконтролируемое деление клетки.

Исследователи из Университета Флиндерса продемонстрировали на двух типах клеток, что при воздействии кольцевых РНК на известные "горячие точки" генетической цепочки возникают онкогенные мутации. Эксперименты на мышах подтвердили, что введение в кровь некоторых соединений из этой группы приводит к быстрому развитию агрессивной лейкемии.

Проанализировав базу данных неонатальных анализов крови, авторы выяснили, что у новорожденных с острым лейкозом еще до появления симптомов уровень специфических кольцевых РНК был существенно выше, чем в контрольной группе.

Как утверждают ученые, есть доказательства, что процесс эндогенного РНК-направленного повреждения ДНК может приводить не только к лейкемии, но и к другим онкологическим заболеваниям. А обилие кольцевых молекул РНК в клетках служит надежным критерием выявления рака на самых ранних стадиях, когда вероятность излечения намного выше.