Trik, który pomaga rozprzestrzeniać się nowotworom

Komórki nowotworowe nauczyły się oszukiwać mechanizmy obronne naszego organizmu, by przetrwać i stale się rozrastać. Teraz naukowcy zorientowali się, dlaczego niektórym z nich wychodzi to tak dobrze. Okazuje się, że komórki nowotworowe kopie swoich genów przechowują z dala od naszych chromosomów.

Większość naszego DNA jest przechowywana w 23 parach chromosomów, które są kopiowane i rozprowadzane do naszych komórek podczas replikacji. Koliste cząsteczki DNA znajdziemy także w mitochondriach, które podczas podziałów komórkowych również są rozdzielane równomiernie.

W rzadkich przypadkach, ekstrachromosomalne DNA (ecDNA) może swobodnie przemieszczać się po komórce. Te krótkie, okrągłe segmenty kwasu nukleinowego o wielkości ponad 20 000 par zasad często zawierają sekwencje skopiowane z chromosomów. Nie wiadomo, po co nasz organizm je wytwarza, ale naukowcy przypuszczają, że takie zjawisko pomaga utrzymać bibliotekę genetyczną w odpowiednim stanie.

Naukowcy już od lat 60. ubiegłego wieku odnotowują występowanie ecDNA w niektórych typach tkanek nowotworowych, ale do tej pory nie istniały narzędzia pozwalające na ich analizę. W 2014 r. Paul Mischel z Ludwig Institute for Cancer Research odkrył, że ecDNA odgrywają kluczową rolę w rozwoju lekoopornego glejaka (jednego z typów nowotworów mózgu).

Zwykle gdy naukowcy chcą zbadać, skąd się bierze oporność nowotworów na niektóre leki, starają się zrozumieć jak działa gen inicjujący nowotworzenie. Badania Mischela zasugerowały, że lokalizacja genu może być równie ważna jak rola, którą spełnia.

W najnowszych badaniach, zespół Mischela przeanalizował kilka tysięcy komórek z linii komórek nowotworowych pochodzących od 117 pacjentów, 8 nienowotworowych próbek wywodzących się od innych ochotników i 10 nienowotworowych linii komórkowych. Okazało się, że aż 40-90 proc. materiału genetycznego badanych komórek nowotworowych występuje pod postacią ecDNA. Co ciekawe, prawie w ogóle nie wykryto ecDNA w komórkach nienowotworowych.

Wykorzystując fluorescencyjną hybrydyzację in situ naukowcy odkryli, że niektóre onkogeny są kodowane w ecDNA. Onkogeny to geny, które mają zdolność do mutacji i przyczyniające się do rozwoju nowotworów.

W przeciwieństwie do chromosomalnego i mitochondrialnego DNA, ecDNA podczas podziału komórki nie jest rozdzielane równomiernie. Niektóre komórki po podziale mogą nie dostać nowotworowego ecDNA, a w innych ten materiał genetyczny może być skumulowany. To z kolei utrudnia walkę z chorobą i sprzyja rozprzestrzenianiu się komórek rakowych.

Kolejnym etapem badań Mischela będzie próba opracowania leków niszczących ecDNA, które mogą pomóc rozprawić się z nowotworami raz na zawsze.