В большинстве случаев рак, кажется, со временем подкрадывается постепенно; клетки становятся предраковыми, а затем становятся все более ненормальными, прежде чем они станут злокачественными. Но иногда кажется, что рак возникает как будто из ниоткуда. Теперь у исследователей, публикующихся в выпуске журнала Cell за 7 января, есть новые доказательства, объясняющие, как это может происходить. Основываясь на последовательностях ДНК множества образцов рака различных типов, они показывают, что рак может возникнуть внезапно после однократных клеточных кризисов, включающих от десятков до сотен геномных перестроек.
"Мы думаем, что этот процесс происходит как часть жизни, вызывая поражение хромосом в впечатляющих масштабах," сказал Питер Кэмпбелл из Wellcome Trust Sanger Institute и Кембриджского университета. "Вероятно, почти всегда клетка умирает, но иногда клетка пытается спастись. Он самовосстанавливается неправильно, и возникает геном с невероятным канцерогенным потенциалом."
Исследователи сообщают, что этот отпечаток явления, которое они называют хромотрипсисом (что означает разрушение хромосом), можно увидеть как минимум в двух-трех процентах всех случаев рака и примерно в 25 процентах случаев рака костей. Они говорят, что, учитывая распространенность рака, это довольно много.
Команда Кэмпбелла начала изучать закономерности перестройки ДНК при раке в целом. Эти исследования по секвенированию выявили случаи, когда происходили массовые перестройки в строго ограниченных областях генома с участием от одной до нескольких хромосом. Они попытались придумать сценарий, чтобы реконструировать серию событий, которые могли бы привести к такой масштабной перестройке и "это было невозможно сделать," Кэмпбелл сказал.
Это привело к мысли, что эти хромосомы вместо этого были разрушены в результате единственной катастрофы, а затем снова собраны вместе в "беспорядочный поросенок" мода. "Клетка должна сказать: «Вот и все» и сдаться, но вместо этого она пытается собрать хромосомы вместе, как ценный кусок фарфора," Кэмпбелл объяснил. "Они пытаются реконструировать то, что невозможно реконструировать, и в итоге получают катастрофический геном, который сокращает путь к раку."
Кэмпбелл сказал, что они еще не знают, что может вызвать такие крупномасштабные перестройки, но он подозревает, что отдельные импульсы ионизирующего излучения могут играть определенную роль. Хорошо известно, что ионизирующее излучение вызывает разрывы двухцепочечной ДНК, которые могут прорезать полосу через конденсированную хромосому, и, в зависимости от того, является ли угол пути относительно длинной оси хромосомы поперечным, косым или продольным, генерируют разрывы, связанные с группа, рука или вся хромосома, по мнению исследователей.
Одна из ключевых вещей, которую они собираются сделать сейчас, – это выявить потенциальные причины ущерба. "Если мы сможем понять его корни, тогда мы сможем узнать, как предотвратить такой ущерб," он сказал. Они будут изучать рак у людей с известным воздействием ионизирующего излучения в поисках доказательств такого рода перестройки.
"Каким бы ни был механизм повреждения, последствия серьезны," исследователи пишут в заключение. "Столкнувшись с сотнями разрывов ДНК, механизм восстановления ДНК клетки пытается спасти геном. Получающаяся в результате солянка мало похожа на свою первоначальную структуру, а нарушение генома имеет массовые и потенциально онкогенные эффекты."