В отчете об исследовании, изданном 27 марта по своей природе Генетика, команда заявляет, что результаты также предполагают, что такая эпигенетическая изменчивость – основной фактор в способности раковых клеток распространиться, приспособьтесь и метастазируйте.«Эти результаты предполагают, что биология не так детерминирована, как многие ученые думают», говорят Эндрю Файнберг, Доктор медицины, M.P.H., профессор короля Фахда Медицины, Онкологии, и Молекулярной биологии и Генетики в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса и директоре Центра Эпигенетики в Институте Базовых Биомедицинских Наук. «Если так, Они могли иметь серьезные последствия для того, как мы лечим рак и другие связанные со старением болезни».
Эпигенетические модификации, достигнутые вдоль генома химическим приложением молекул метила или признаков, к ДНК, являются обратимыми изменениями, которые изменяются, какие гены включены или выключены в данной клетке, на самом деле не изменяя последовательность ДНК клетки. Такие изменения позволяют сложному организму, как человек, иметь широкий спектр различных тканей, что у всех все еще есть тот же самый генетический шаблон.
Однако в некоторых исследованиях с лабораторными мышами, Файнберг заметил, что эти эпигенетические признаки значительно изменились среди мышей, сравнив тот же самый тип ткани у животных, которые жили в тех же самых условиях. «Они не были незначительными различиями, и некоторые очень важные гены были включены», говорит Файнберг.Файнберг, который является также Bloomberg Выдающийся профессор Технического и Здравоохранения в Университете Джонса Хопкинса, подозревал, что это изменение могло бы быть адаптивной особенностью, которой встроенная эпигенетическая хаотичность даст некоторым клеткам преимущество в быстро меняющихся условиях.Чтобы узнать, имело ли это место, он объединился с Джоном Гоутсиасем, доктор философии, преподаватель электротехники и вычислительной техники в Стае Хека Джонса Хопкинса Разработки, чтобы найти способ измерить этот тип, которым управляют, хаотичности, с научной точки зрения назвал эпигенетический stochasticity, при помощи информационно-теоретического понятия Шаннонской энтропии.Используя математическую модель, известную как модель Ising, изобретенная, чтобы описать переходы фазы в статистической физике, такой как, как вещество изменяется от жидкости до газа, исследователи Джонса Хопкинса вычислили распределение вероятности methylation вдоль генома в нескольких различных типах клетки человека, включая нормальное и злокачественное двоеточие, легкое и клетки печени, а также мозг, кожу, клетки крови и эмбриональные стволовые клетки.
Как Гоутсиас объясняет, это распределение отражает шанс, что конкретная область генома будет methylated в населении подобных клеток. В областях низкой хаотичности эта вероятность главным образом была бы 0 или 100 процентов, но в областях высокой хаотичности, числа будут 50-50 или поблизости.Анализ показал, что геном человека организован в большие части низкого или высокого эпигенетического stochasticity, и что эти регионы соответствуют областям хромосом, которые структурно отличаются в ядре клетки. Файнберг думает, что главная функция ядра клетки могла бы быть должна разделить геном, чтобы удостовериться, что области низкого или высокого stochasticity четко определены.
Другое значительное открытие исследования, говорит Гарретт Дженкинсон, доктор философии, исследователь помощника в Школе Мела Джонса Хопкинса Разработки, который выполнил большую часть исследований, был то, что эта изменчивость выходит из строя в раковых клетках, которые могут показать значительные региональные различия в methylation stochasticity по сравнению с нормальными клетками. На основе эволюционной идеи, которая предназначалась для эпигенетического stochasticity, может улучшить адаптацию, эти наблюдения могли объяснить, как раковые клетки способны уклоняться от химиотерапевтического лечения и распространяться от одной части тела до другого, добавляет он.«Исследователи поняли важность эпигенетики в стимулировании роста рака, но центр пытался обратить эпигенетические изменения к определенным генам», говорит Файнберг. «Мы должны приспособиться и думать более широко об эпигенетическом процессе в целом».
Рассмотрение способов обратить отклоняющиеся изменения в изменчивости, чтобы сделать раковые клетки более эпигенетическим образом управляемыми должно быть целью терапии, добавляет он.Ранее в этом году Файнберг привел исследование, которое рассмотрело это представление об эпигенетике в метастатических клетках рака поджелудочной железы.
Используя экспериментальный препарат, названный 6-aminonicotinamide, его группа обратила крупномасштабные эпигенетические изменения, которые позволили опухолевым клеткам у мышей метастазировать и замедлить рост дальнейших опухолей.