Uuden tutkimuksen mukaan syöpäsolut saattavat olla velkaa osan tuhoavasta luonteestaan ainutlaatuiselle, "donitsinmuotoiselle" DNA: lle.
Tutkimus, joka julkaistiin tänään (20. marraskuuta) Nature-lehdessä, havaitsi, että joissakin syöpäsoluissa DNA ei pakaudu säikeiden kaltaisiin rakenteisiin kuten terveissä soluissa - pikemminkin geneettinen materiaali taittuu renkaaseen - kuten muoto, joka tekee syövästä aggressiivisemman.
"DNA välittää tietoa paitsi sen järjestyksessä, myös muodossaan", sanoi vanhempi kirjailija Paul Mischel, patologian professori Kalifornian yliopistossa San Diegossa.
Kuten ehkä muistat biologialuokasta, suurin osa DNA: stamme on pakattu tiiviisti solun ytimiin kromosomeiksi kutsuttuihin rakenteisiin. Lähes kaikissa soluissa on 23 paria kromosomeja, joista jokainen koostuu noin 1,8 metrin (noin 6 jalkaa) DNA: sta, joka on kääritty tiukasti proteiiniryhmien ympärille, jotka toimivat telineenä.
Tämä hillopakattu rakenne antaa joillekin geeneille pääsyn molekyyleillä, jotka "lukevat" ja suorittavat geneettiset ohjeet, kun taas toiset geenit pysyvät piilossa. Tuloksena on hyvin säännelty kone, joka estää solua suorittamasta ei-toivottuja geneettisiä ohjeita ja replikoimasta (luomasta uusia "tytärisoluja") väärin.
"Kaiken mitä olemme oppineet genetiikasta, sanotaan, että muutosten pitäisi olla hitaita", Mischel kertoi Live Science: lle. Mutta vuosia sitten Mischel ja hänen tiiminsä havaitsivat, että tietyntyyppisessä aivosyöpään, jota kutsuttiin glioblastoomiksi, kasvaimet "näyttivät pystyvän muuttumaan vauhdilla, joilla ei vain ollut mitään järkeä". Kasvainsolut jakautuessaan tytärsoluihin näyttivät jollakin tavalla voimistavan onkogeenien ilmentymistä - geenejä, jotka voivat muuttaa normaalin solun syöpäsoluiksi.
Kävi ilmi, että jotkut näistä onkogeenien monistetuista kopioista olivat "sidottaneet itsensä kromosomeihin", Mischel sanoi. Kirjoittajien lehdessä Science julkaistun lehden vuonna 2014 julkaiseman lehden mukaan he ripustelivat kromosomeista irti kromosomien muista DNA-kappaleista. He sitten huomasivat, että nämä "kromosomiväliset" DNA-kappaleet (ecDNA) todella tapahtuvat Lähes puolessa ihmisen syövistä, mutta niitä on harvoin havaittu terveissä soluissa, havainnon kirjoittajat ilmoittivat Nature-lehdessä vuonna 2017 julkaistussa lehdessä.
Tässä uudessa tutkimuksessa he selvittivät, miksi ecDNA on niin vankka. Kuvantamisen ja molekyylianalyysien yhdistelmä paljasti, että nämä DNA-kappaleet kääritään proteiinien ympärille renkaan muodossa, samanlainen kuin bakteereissa oleva pyöreä DNA.
Tämän renkaan muodon ansiosta solun koneet pääsevät huomattavasti helpommin saamaan aikaan runsaasti geneettistä tietoa - mukaan lukien onkogeenit -, jotta se voi nopeasti transkriboida ja ilmentää niitä (esimerkiksi kehottaa terveitä soluja muuttumaan syöpiksi), Mischel sanoi. Tämän helpon saavutettavuuden ansiosta tuumorisolut voivat tuottaa suuria määriä tuumoria edistäviä onkogeenejä, kehittyä nopeasti ja mukautua helposti muuttuvaan ympäristöön.
Lisäksi tutkijat havaitsivat, että päinvastoin kuin terveet solut, jotka jakavat geeninsä tytärsoluihinsa säännöllisellä ja odotetulla tavalla, nämä syöpäsolut jakavat ecDNA: nsa satunnaisella tavalla. Se on kuin "tehdas pumppaamaan tonnia ja tonneja onkogeenejä", mikä johtaa siihen, että jotkut tytärisolut vastaanottavat useita kopioita onkogeenejä yhdessä solujakaumassa, Mischel sanoi.
"Tämä on erittäin mielenkiintoinen tutkimus", sanoi Feng Yue, Northwestern University Lurie Cancer Center -syövän keskuksen johtaja, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. "Tämä työ edustaa käsitteellistä kehitystä sen suhteen, miten ecDNA edistää ihmisen syövän onkogeneesiä."
Mischel ja jotkut muut tutkimuksen kirjoittajat ovat perustajia Boundless Bio Inc. -yritykselle, yritys, joka tutkii ek-DNA-pohjaisia terapioita. Tutkimuksen yhteiskirjailija Vineet Bafna on myös perustaja, ja hänellä on osakepääoma Digital Proteomics -yhtiössä, mutta kirjoittajat väittävät, että kumpikaan yritys ei ollut mukana tässä tutkimuksessa.
