Исследователи обнаружили, что клетки рака имеют предсказуемый сценарий развития
Развитие рака имеет предсказуемый сюжет, обнаружили исследователи Стэнфордской медицинской школы. Они изучали эволюцию человеческих клеток в лаборатории и выявили ряд последовательных генетических изменений, которые приводят к предраковому состоянию. Блокировка этих изменений может позволить врачам вмешаться до того, как рак проявит себя в организме.
Исследователи работали с маленькими трехмерными комочками человеческих желудочных клеток, называемыми гастроидами. Клетки были получены от пациентов, проходящих операцию по снижению веса. В начале исследования ученые подтолкнули клетки к развитию рака, отключив продукцию ключевого белка, связанного с раком, называемого p53, который регулирует, когда и как часто клетка делится.
Затем они выращивали гастроиды в течение двух лет, регулярно анализируя их геномы и фенотипы. Они обнаружили, что клетки накапливают ряд конкретных генетических изменений в предсказуемом и последовательном порядке за годы до того, как они становятся узнаваемыми как предзлокачественные. Многие из обнаруженных изменений затрагивают парамеры, которые контролируют деление клеток, структуру и внутреннюю передачу сообщений — меняя их задолго до того, как появятся какие-либо видимые признаки или симптомы заболевания.
Это первое исследование, которое исчерпывающе описывает естественную эволюцию самых ранних стадий различных видов рака, начиная с клеток, которые имеют одну мутацию, способствующую раку, и заканчивая цепочкой потомков, несущих большое количество генетических аномалий. По мнению исследователей, выявление первых шагов, связанных с будущим развитием рака, может не только способствовать диагностике на самых ранних стадиях — когда смертельные трансформации являются лишь потенциальными для проблемной клетки — но также может поспособствовать созданию новых методов, которые позволят остановить болезнь еще до ее появления.
В ходе дальнейших исследований, ученые обнаружили, что гастроиды, которые подверглись большему количеству генетических изменений, были более склонны к аномальному росту и выживанию. Они также вырабатывали белки, связанные с воспалением и иммунной системой, которые могут способствовать развитию рака. Кроме того, они показали признаки эпигенетических изменений — изменений в активности генов, которые не связаны с последовательностью ДНК.
— Каспер Карлссон, один из авторов исследования.
Ученые также сравнили генетические изменения в гастроидах с теми, которые наблюдаются у пациентов с раком желудка. Они обнаружили: многие из них совпадают, что подтверждает клиническую релевантность их модели.
— Мориц Пзибилла, приглашенный аспирант.
Исследователи надеются, что их работа поможет разработать новые способы диагностики и лечения рака на самых ранних стадиях.
— Кристина Кертис, доктор философии, профессор медицины, генетики и науки о биомедицинских данных.
Исследование основано на предыдущей работе в лаборатории Кертис, указывающей на то, что некоторые клетки рака толстой кишки, по-видимому, изначально запрограммированны на заболеваие — они приобретают способность метастазировать задолго до того, как болезнь становится обнаружимой.
—Кристина Кертис.
Отслеживание генетических изменений
Исследователи работали с маленькими трехмерными комочками человеческих желудочных клеток, называемыми гастроидами. Клетки были получены от пациентов, проходящих операцию по снижению веса. В начале исследования ученые подтолкнули клетки к развитию рака, отключив продукцию ключевого белка, связанного с раком, называемого p53, который регулирует, когда и как часто клетка делится.
Затем они выращивали гастроиды в течение двух лет, регулярно анализируя их геномы и фенотипы. Они обнаружили, что клетки накапливают ряд конкретных генетических изменений в предсказуемом и последовательном порядке за годы до того, как они становятся узнаваемыми как предзлокачественные. Многие из обнаруженных изменений затрагивают парамеры, которые контролируют деление клеток, структуру и внутреннюю передачу сообщений — меняя их задолго до того, как появятся какие-либо видимые признаки или симптомы заболевания.
Это первое исследование, которое исчерпывающе описывает естественную эволюцию самых ранних стадий различных видов рака, начиная с клеток, которые имеют одну мутацию, способствующую раку, и заканчивая цепочкой потомков, несущих большое количество генетических аномалий. По мнению исследователей, выявление первых шагов, связанных с будущим развитием рака, может не только способствовать диагностике на самых ранних стадиях — когда смертельные трансформации являются лишь потенциальными для проблемной клетки — но также может поспособствовать созданию новых методов, которые позволят остановить болезнь еще до ее появления.
Обнаруженные закономерности в развитии больных клеток
В ходе дальнейших исследований, ученые обнаружили, что гастроиды, которые подверглись большему количеству генетических изменений, были более склонны к аномальному росту и выживанию. Они также вырабатывали белки, связанные с воспалением и иммунной системой, которые могут способствовать развитию рака. Кроме того, они показали признаки эпигенетических изменений — изменений в активности генов, которые не связаны с последовательностью ДНК.
Мы видели, что эти клетки становятся все более и более адаптированными к своей среде. Они становятся более устойчивыми к стрессу и менее чувствительными к сигналам, которые обычно контролируют их поведение
— Каспер Карлссон, один из авторов исследования.
Ученые также сравнили генетические изменения в гастроидах с теми, которые наблюдаются у пациентов с раком желудка. Они обнаружили: многие из них совпадают, что подтверждает клиническую релевантность их модели.
Это действительно уникальное исследование. Мы наблюдали за эволюцией рака на самых ранних стадиях в контролируемых условиях. Это дает нам возможность изучать механизмы и последствия этих изменений на клеточном уровне
— Мориц Пзибилла, приглашенный аспирант.
Исследователи надеются, что их работа поможет разработать новые способы диагностики и лечения рака на самых ранних стадиях.
Мы хотим знать, какие из этих изменений являются наиболее критическими для прогрессии рака. Можем ли мы использовать эту информацию для разработки тестов для раннего обнаружения или для поиска новых мишеней для терапии? Можем ли мы предотвратить или замедлить развитие рака, блокируя эти пути?
Мы надеемся найти способы остановить процесс изменения до того, как клетки станут действительно раковыми. Можем ли мы определить минимальное созвездие генетических изменений, которые подразумевают, что клетка будет прогрессировать? И, если да, можем ли мы вмешаться? Поразительная воспроизводимость генетических изменений, которые мы наблюдали у нескольких доноров, говорит, что это возможно
Мы надеемся найти способы остановить процесс изменения до того, как клетки станут действительно раковыми. Можем ли мы определить минимальное созвездие генетических изменений, которые подразумевают, что клетка будет прогрессировать? И, если да, можем ли мы вмешаться? Поразительная воспроизводимость генетических изменений, которые мы наблюдали у нескольких доноров, говорит, что это возможно
— Кристина Кертис, доктор философии, профессор медицины, генетики и науки о биомедицинских данных.
Исследование основано на предыдущей работе в лаборатории Кертис, указывающей на то, что некоторые клетки рака толстой кишки, по-видимому, изначально запрограммированны на заболеваие — они приобретают способность метастазировать задолго до того, как болезнь становится обнаружимой.
Наши исследования установленных опухолей показали нам, что ранние геномные изменения, по-видимому, определяют то, что происходит позже, и что многие из этих изменений происходят до образования опухоли. Мы хотели знать, что происходит на самых ранних стадиях. Как эволюционирует раковая клетка, и повторим ли этот эволюционный путь? Если мы начнем с заданных условий, получим ли мы одинаковый результат в каждом случае?
—Кристина Кертис.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
Немецкий ученый был главным в секретной ракетной программе: однажды он вышел из кабинета и исчез навсегда
Как операция «Дамоклов меч» пресекла главную военную операцию целого государства...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...
Этим книгам осталось жить считаные дни: кто охотится на очень редкие экземпляры, а затем уничтожает их?
Эксперты бьют тревогу: это, пожалуй, самый циничный поворот в истории книгопечатания...