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
Где искать миллионы индейцев, погибших от оспы: новая теория может шокировать
Ученые доказали: могилы не пропали, их никто даже не копал. Но почему так произошло?...
Защитника замка словно пропустили через мясорубку: ученые воссоздали действие супероружия XIV века
Почему историки говорят, что это было даже не война, а технологическое шоу?...
Личность пророка Моисея, возможно, раскрыта: следы ведут к легендарной царице Египта
По словам историков, новое исследование собрало максимальное количество возможных доказательств...
Маяки на «космических батарейках»: почему советское наследие оказалось очень опасным?
Когда-то отечественные инженеры отлично справились со своей задачей, но за все в этой жизни нужно платить...
Марсианский детектив: аппарат разбил лазером камни на Красной планете и нашел внутри драгоценности
Почему ученые назвали это открытие огромным прорывом в планетологии?...
Удивительная суперспособность помогла человечеству пережить последний ледниковый период
Ученые говорят: древние люди даже не дрожали от холода. Но как это у них получалось?...
Разрушен миф о глупой птице-великане: что нашли ученые в черепе додо с Маврикия?
Сейчас наука считает: нелетающий голубь весом 15 килограмм был незаслуженно оболган. На самом деле, он был совсем другим...
Жизнь на Венере или хитрая афера: кому в 2020 году понадобилось запускать ракету на соседнюю планету?
Самое поразительное в этой истории то, что главный вопрос в ней так и остался открытым...
Проект A119: как Америка хотела бороться за мир во всем мире... ядерной бомбардировкой Луны
Почему же эта сверхамбициозная программа в итоге была отменена и что напугало в ней американских генералов?...
На первом месте из 500: названы самые опасные в плане радиации профессии
С виду безобидные и престижные специальности оказались опаснее работы рядом с реактором или рентгеновским аппаратом...
Небо зеленого цвета: почему ученые считали народы Севера «цветовыми инвалидами»?
И как так вышло, что сейчас у северян с цветовосприимчивостью все замечательно?...