Раковые клетки быстро размножаются, быстро мутируют и образуют клоны, устойчивые к внешним воздействиям, что существенно затрудняет борьбу с ними. Ученые подошли к развитию раковой опухоли как к эволюционному процессу, к которому применимы принципы дарвиновского естественного отбора, разработав новую противоопухолевую стратегию
Одна из главных особенностей раковых клеток – они быстро делятся. При этом в процессе копирования генетического материала может возникать множество ошибок, и все эти структурные нарушения генома передаются следующим поколениям клеток. Поэтому в клетках опухоли, в отличие от здоровых клеток человека, редко можно увидеть «правильные» 46 хромосом, но часто встречаются хромосомы с задублированными или, напротив, отсутствующими участками.
В некоторых же раковых клетках даже происходит полное удвоение генома! Причина этого явления неизвестна, однако такое дублирование наследственной информации дает прогрессирующей раковой опухоли определенное преимущество – оно становится понятным, если мы обратимся к принципам естественного отбора.
Как известно, большинство высших организмов (и поголовно все многоклеточные животные) практикуют половое размножение. Другими словами, их потомство несет гены обоих родителей. И хотя это не самый «экономный» способ воспроизводства, организмы идут на это, так как он более предпочтителен для выживания вида. Почему? Одна из причин в том, что при бесполом размножении (или в случае партеногенеза у высших организмов) потомству передаются все накопленные «родителем» генетические мутации, включая «вредные». Возможности вернуться к первоначальной версии генов нет, и когда происходит критическое накопление вредных мутаций, популяция вымирает – это явление известно как храповик Мюллера.
Раковую клетку в какой-то мере можно считать отдельным одноклеточным организмом, недаром клетки опухолей могут бесконечно долго размножаться «в пробирке». В этом смысле их можно уподобить простейшим одноклеточным высшим организмам – амебам, для которых половой процесс отсутствует. И дополнительная копия генома для раковых клеток – это, как запасное колесо для машины, так как позволяет им «ехать», т.е. выживать и делиться, даже если в основной копии произошли фатальные мутации.
Группа ученых из Великобритании, США и Бельгии с помощью компьютерного моделирования доказали, что естественный отбор действительно способствует удвоению генома при достаточно высоком уровне вредных мутаций. Продолжив исследования на образцах опухолей человека в рамках программы TRACERx по изучению рака легких, они получили данные, подтверждающие эту гипотезу.
Оказалось, что когда в раковых клетках происходит удвоение генома, мутаций в них становится больше, однако это не мешает клеткам жить и размножаться дальше. Анализ результатов положительного и отрицательного отбора до и после удвоения генома позволил ученым выявить гены, как способствующие, так и препятствующие прогрессированию рака. По словам исследователей, результаты этой работы открывают возможности создания новых противораковых препаратов, нацеленных на жизнеспособные раковые клетки с удвоенным геномом.
Понравился материал? Не забудьте поставить лайк и подписаться!
Фото: клетка «бессмертной» линии HeLa, полученной в 1951 г. из раковой опухоли шейки матки. Credit: Melanie Barzik, NIH. https://www.flickr.com