Ученые выяснили причину бессмертия раковых клеток

Ученые Института цитологии РАН совместно с коллегами из Латвийского центра биомедицинских исследований и Центра иммунологии рака Саутгемптонского университета Великобритании установили, что бессмертие клеток рака обусловлено активацией древних программ выживания, которые возникли в ходе эволюции и являются неотъемлемой частью рака. Признание этих особенностей поможет в разработке новых и эффективных методов лечения онкологических заболеваний.

Международная исследовательская группа внесла фундаментальный вклад в понимание того, как возникает и затем прогрессирует рак, поддерживая способность раковых клеток к бессмертию и устойчивости к терапии. Ученые нашли способ управления экспрессией генов и генных сетей, которые могут запускать изменение клеточной судьбы и возникновение рака.
Этот способ состоит в адаптации взаимодействия генов к новой среде путем самоорганизации. Генная сеть начинает самообучаться, используя для этого программные блоки, хранящиеся в геноме и наработанные всей эволюцией жизни. Самообучающиеся сети возникают преимущественно в клетках с генетической нестабильностью и запасом генетической информации в виде полных или частичных геномных копий, то есть при кратном и некратном изменении числа хромосом.

Возможность гибкой регуляции сетей появляется благодаря включению в процесс бивалентных генов, одновременно активизирующих и подавляющих течение физиологических и физико-химических процессов. Бивалентные гены способны к быстрому переключению с активаторного домена на репрессорный, и наоборот, что обеспечивает их высокую чувствительность к изменениям условий среды.

К способу адаптивной самоорганизации сетей клетки прибегают во время развития и формирования эмбриона, заживления ран, изменений однородных клеток и тканей в ходе развития особи и мутации клеток. Исследовательская адаптация генной сети включает поиск оптимальных, часто альтернативных, состояний клетки и обусловлена высокой пластичностью изменения экспрессии генов или фенотипа клетки, вызванных механизмами, не затрагивающими последовательности ДНК.

В результате, в процессе адаптивного поиска клетки даже могут временно совмещать взаимоисключающие процессы. Например, старение и стволовость, аэробное дыхание и анаэробное окисление глюкозы. Эпигенетическая пластичность также приводит к пробуждению древних программ одноклеточности на фоне уже работающих эволюционно молодых программ многоклеточности. Именно эта особенность дает возможность полиплоидным клеткам рака со стволовыми свойствами распадаться на диплоидные потомки и чередовать полиплоидные (генеративные) и диплоидные (соматические) фазы жизненного цикла, тем самым обретая бессмертие.

Научная статья по теме опубликована в журнале Seminars in Cancer Biology.