Jak dobrze rozumiemy relację pomiędzy liczbą nieprawidłowych chromosomów, a rakiem?
Ponad sto lat temu, naukowiec niemieckiego pochodzenia eksperymentujący z zapłodnionymi jajeczkami jeżowca dokonał odkrycia, które doprowadziło do jednej z pierwszych współczesnych teorii na temat raka.
Theodor Boveri związał nieprawidłową liczbę chromosomów w embrionach jeżowca z ich zaburzonym rozwojem. W 1902 roku uznał, że posiadanie niewłaściwej liczby chromosomów może spowodować niekontrolowany wzrost komórek i stać się zalążkiem guzów nowotworowych.
W czasopiśmie "Cancer Cell", członek Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL) Jason Sheltzer i jego koledzy z CSHL i MIT zgłosili zaskakujące wyniki eksperymentów mających na celu zbadanie skutków posiadania za dużej lub za małej ilości chromosomów, zjawisko, które biolodzy nazywają aneuploidią.
Od epoki Boveriego, było wiadomo, że komórki w większości nowotworów (u 90 proc. guzów litych i 75 proc. nowotworów krwi) mają nieprawidłową ilość chromosomów. Nowo opublikowane badania sugerują, że związek pomiędzy aneuploidią i rakiem jest bardziej skomplikowany niż wcześniej sądzono.
Sheltzer, który rozpoczął swój projekt w laboratorium dr Angeliki Amony w MIT i ukończył go w jego własnej grupie badawczej na CSHL, umieścił dwa zestawy identycznych komórek w płytkach do hodowli obok siebie.
Jeden zestaw składał się z komórek z prawidłową liczbą chromosomów, a drugi zestaw z komórek z pojedynczym dodatkowym chromosomem.
Zaobserwowali oni, że komórki w aneuploidalnym zestawie rosły o wiele wolniej. Było to tym bardziej kłopotliwe, ponieważ oba zestawy zostały przygotowane do transformacji nowotworowej, poprzez aktywację genów raka o nazwie onkogeny.
Ponadto, gdy wstępnie złośliwe komórki aneuploidalne wstrzyknięto gryzoniom, konsekwentnie tworzyły mniejsze guzy, niż złośliwe komórki z normalną liczbą chromosomów.
Inne eksperymenty doprowadziły naukowców do nowej hipotezy: że niestabilność chromosomów, co niewątpliwie towarzyszy posiadaniu dodatkowego chromosomu, sprawia, że pewne komórki ewoluują w sposób zwiększający ich zdolność do przetrwania, a także sprawia, że nabywają cechy pro-nowotworowe.
Zjawisko to prawie nigdy nie zdarzyło się w zestawach komórek kontrolnych, które były wcześniej złośliwe, ale nadal miały normalną liczbę chromosomów. Jednak w komórkach, które rozpoczęły proces aneuploidalny, za pomocą jednego dodatkowego chromosomu, komórki te wykazywały teraz różną aneuploidalność, od kiedy zaczął się ich szybki wzrost.
Niektóre straciły dodatkowy chromosom, który pierwotnie miały, ale uzyskały, jeden lub więcej innych. Inne zyskały lub straciły całe chromosomy, ale zyskały lub straciły frakcje w innych chromosomach.
W skrócie nagle obudzone komórki wykazały ogromną niestabilność genomu, całkiem poza ich prostym aneuploidalnym stanem na początku doświadczenia.
Zespół Sheltzera proponuje, że te komórki szybko się zmieniają, aby mieć różne mutacje, które nadają im korzyści, mogą umożliwić im rozwijanie się w nowych warunkach, jak komórki nowotworowe, które stają się przerzutami, aby być w stanie odłączyć się od ich oryginalnych tkanki i rosnąć w różnych miejscach w ciele.
"Uważamy, że ta szybka ewolucja mogła pozwolić aneuploidalnym komórkom nabyć niektóre z cech pro-rakowych, które mogą promować rozwój nowotworów lub spowodować proliferację komórek raka" – mówi Sheltzer.
Częściowo oparta na jego badaniach na MIT, praca Sheltzera przeprowadzona na drożdżach podejrzewa, że aneuploidia powoduje błędy w replikacji DNA, jak również problemy związane z segregacją chromosomów w czasie podziału komórki. Nagromadzenie takich problemów w czasie może wyzwalać moment modulacji wzrostu aneuploidalnych komórek.
Posiadanie niewłaściwej liczby chromosomów, niemal z definicji prowadzi do braku równowagi w ilości białek wyrażanych w komórkach aneuploidalnych. W związku z tym nowa praca przypomina spekulacje Boveriego sprzed ponad stu lat, łączące nieprawidłową liczbę chromosomów z brakiem równowagi między sygnałami pro- i anty-rozrostowymi w komórkach.
Potrzebujesz konsultacji z lekarzem, e-zwolnienia lub e-recepty? Wejdź na abcZdrowie Znajdź Lekarza i umów wizytę stacjonarną u specjalistów z całej Polski lub teleporadę od ręki.