Τα καρκινικά κύτταρα μπορεί να οφείλουν κάποια από την καταστρεπτική τους φύση στο μοναδικό, "ντόνατ" DNA, σύμφωνα με νέα μελέτη.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε σήμερα (20 Νοεμβρίου) στο περιοδικό Nature, διαπίστωσε ότι σε ορισμένα καρκινικά κύτταρα, το DNA δεν συσσωρεύεται σε δομές που μοιάζουν με νήμα, όπως συμβαίνει με τα υγιή κύτταρα, αλλά το γενετικό υλικό διπλώνεται σε ένα δακτυλιοειδές, όπως το σχήμα που κάνει τον καρκίνο πιο επιθετικό.
"Το DNA μεταδίδει πληροφορίες όχι μόνο στην αλληλουχία του αλλά και στη μορφή του", δήλωσε ο συν-ανώτερος συγγραφέας Paul Mischel, καθηγητής παθολογίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Ντιέγκο.
Όπως μπορείτε να θυμηθείτε από την κατηγορία βιολογίας, το μεγαλύτερο μέρος του DNA μας είναι γεμάτο σφιχτά μέσα στους πυρήνες των κυττάρων σε δομές γνωστές ως χρωμοσώματα. Σχεδόν όλα τα κύτταρα έχουν 23 ζεύγη χρωμοσωμάτων, κάθε ένα από τα οποία αποτελείται από περίπου 1,6 μέτρα (1,82 μέτρα) ϋΝΑ σφικτά περιτυλιγμένα γύρω από ομάδες πρωτεϊνών που χρησιμεύουν ως ικρίωμα.
Αυτή η δομή γεμάτη εμπλοκές επιτρέπει σε ορισμένα γονίδια να είναι προσβάσιμα από τα μόρια που «διαβάζουν» και εκτελούν τις γενετικές οδηγίες, ενώ άλλα γονίδια παραμένουν κρυμμένα. Ποια αποτελέσματα είναι οι μηχανισμοί υψηλής ρύθμισης που κρατούν το κύτταρο από τη διεξαγωγή ανεπιθύμητων γενετικών εντολών και από την αναπαραγωγή (δημιουργώντας νέα «θυγατρικά κύτταρα») με ασταθή τρόπο.
"Όλα όσα μάθαμε για τη γενετική λένε ότι οι αλλαγές θα πρέπει να είναι αργές", δήλωσε ο Mischel στο Live Science. Όμως, πριν από χρόνια, ο Mischel και η ομάδα του διαπίστωσαν ότι σε ένα συγκεκριμένο τύπο καρκίνου του εγκεφάλου που ονομάζεται γλοιοβλάστωμα, οι όγκοι "φάνηκαν να είναι ικανοί να αλλάξουν με ρυθμό που δεν είχε νόημα". Τα καρκινικά κύτταρα, όπως χωρίζονται σε θυγατρικά κύτταρα, φαινόταν να ενισχύουν με κάποιο τρόπο την έκφραση ογκογονιδίων - γονιδίων που μπορούν να μετατρέψουν ένα κανονικό κύτταρο σε καρκινικό.
Αποδείχθηκε ότι μερικά από αυτά τα ενισχυμένα αντίγραφα των ογκογονιδίων είχαν «ξεφύγει από τα χρωμοσώματα», είπε ο Mischel. Έχοντας χάσει χαλαρά από τα χρωμοσώματα, κρεμούσαν σε άλλα κομμάτια του DNA μέσα στο κύτταρο, σύμφωνα με ένα έγγραφο που δημοσίευσαν οι συγγραφείς στο περιοδικό Science το 2014. Στη συνέχεια, διαπίστωσαν ότι αυτά τα «εξωχρωμοσωμικά» κομμάτια του DNA (ecDNA) σε σχεδόν το ήμισυ των ανθρώπινων καρκίνων, αλλά σπάνια εντοπίστηκαν σε υγιή κύτταρα, σύμφωνα με μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature το 2017.
Σε αυτή τη νέα μελέτη, κατάλαβαν γιατί το ecDNA είναι τόσο ισχυρό. Ένας συνδυασμός απεικόνισης και μοριακής ανάλυσης αποκάλυψε ότι αυτά τα κομμάτια του DNA είναι τυλιγμένα γύρω από πρωτεΐνες σε σχήμα δακτυλίου, παρόμοια με το κυκλικό DNA που βρίσκεται στα βακτήρια.
Αυτό το σχήμα δαχτυλιδιών καθιστά πολύ πιο εύκολο για τα μηχανήματα των κυττάρων να έχουν πρόσβαση σε μια σειρά γενετικών πληροφοριών - συμπεριλαμβανομένων των ογκογονιδίων - έτσι ώστε να μπορούν να μεταγράψουν και να τα εκφράσουν γρήγορα (για παράδειγμα, καθοδηγούν ένα υγιές κύτταρο να μετατραπεί σε καρκινικό), είπε ο Mischel. Αυτή η εύκολη προσβασιμότητα επιτρέπει στα καρκινικά κύτταρα να παράγουν μεγάλες ποσότητες ογκογόνων που προάγουν τον όγκο, να εξελίσσονται γρήγορα και να προσαρμόζονται εύκολα σε ένα μεταβαλλόμενο περιβάλλον.
Επιπλέον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι σε αντίθεση με τα υγιή κύτταρα που διαχωρίζουν τα γονίδιά τους στα θυγατρικά τους κύτταρα κατά τακτικό και αναμενόμενο τρόπο, αυτά τα καρκινικά κύτταρα διανέμουν το ecDNA τους με τυχαίους τρόπους. Είναι σαν ένα "εργοστάσιο για την άντληση τόνων και τόνων ογκογονιδίων", που οδηγεί σε μερικά θυγατρικά κύτταρα που λαμβάνουν πολλαπλά αντίγραφα ογκογόνων σε ένα μόνο κυτταρικό τμήμα, δήλωσε ο Mischel.
"Αυτή είναι μια πολύ συναρπαστική μελέτη", δήλωσε ο Feng Yue, διευθυντής του Κέντρου για τη Γονιδιωματική του Καρκίνου στο Northwestern University Lurie Cancer Center, ο οποίος δεν ασχολήθηκε με την έρευνα. "Αυτό το έργο αποτελεί μια εννοιολογική εξέλιξη του τρόπου με τον οποίο το ecDNA συμβάλλει στην ογκογένεση στον καρκίνο του ανθρώπου."
Ο Mischel και ορισμένοι από τους άλλους συντάκτες της μελέτης είναι συνιδρυτές της Boundless Bio Inc., μιας εταιρείας που ερευνά θεραπείες με βάση το ec-DNA. Ο συν-συγγραφέας της μελέτης, Vineet Bafna, είναι επίσης συνιδρυτής και έχει μετοχικό συμφέρον στην εταιρεία Digital Proteomics, αλλά οι συγγραφείς υποστηρίζουν ότι καμία εταιρεία δεν συμμετείχε σε αυτήν την έρευνα.
