Odkrycie ciemnej materii może zmienić leczenie raka

Zdolność nowotworów do szybkich zmian i ewolucji jest kluczowym powodem, dla którego leczenie raka jest tak trudne. Jak wskazuje The Institute of Cancer Research nowe badania, dotyczące epigenetyki, stanowią fundamentalny postęp w naszym rozumieniu raka.

.Jak wynika z dwóch badań, opublikowanych na łamach Nature, ewolucja nowotworów, które stają się bardziej agresywne, nie musi polegać jedynie na mutacjach DNA. Ich twórcy opisują cały dodatkowy poziom kontroli aktywności genów nowotworowych w obrębie guzów, który naukowcy opisują jako ciemną materię raka. Badania prowadzone przez naukowców z The Institute of Cancer Research w Londynie, Human Technopole w Mediolanie i Queen Mary University of London mogą zmienić leczenie raka, doprowadzając do nowych form testów, które dokładniej przewidują zachowanie raka.

Poziom kontroli genów, zwany epigenetyką, odgrywa główną rolę w rozwoju i progresji raka jelita. Testowanie nowotworów tylko pod kątem mutacji DNA pomija ten poziom. W konsekwencji uniemożliwia to niejednokrotnie przewidzenie, jak nowotwory mogą się zachowywać i reagować na leczenie. Epigenetyka obejmuje zmiany chemiczne w trójwymiarowej strukturze DNA, które nie zmieniają samego kodu DNA, ale mogą kontrolować dostęp do genów. Coraz częściej uznaje się, że odgrywa ona ważną rolę w rozwoju raka.

Po raz pierwszy naukowcy byli w stanie śledzić wpływ kontroli epigenetycznej na to, jak rak jelita rośnie, rozwija się i ewoluuje w czasie, oddzielnie od wpływu mutacji na kod DNA, które jednocześnie mapowali. Badacze zaobserwowali ważne zmiany epigenetyczne w każdym badanym przez nich nowotworze. Znaleźli oznaki, że zmiany epigenetyczne są zaangażowane w zdolność raka do ewolucji i stawania się bardziej agresywnym – pisze The Institute of Cancer Research.

W pierwszej pracy badacze zebrali 1373 próbek z 30 nowotworów jelita i przyjrzeli się zmianom epigenetycznym w miarę ewolucji nowotworów. Wykazali, że zmiany epigenetyczne są bardzo powszechne w komórkach, które stały się rakowe i występują wokół genów znanych z napędzania raka. Zmiany te mogą być dziedziczone przez komórki z każdym podziałem komórek i przyczyniają się do ewolucji raka. Wpływają również na to, jak komórki nowotworowe gromadzą mutacje DNA. Ponadto, zmiany epigenetyczne były obecne w komórkach rakowych, które miały przewagę przeżycia, co pomagało im lepiej rosnąć niż innym komórkom.

Drugie badania, opublikowane na łamach Nature, miały na celu zrozumienie, dlaczego komórki nowotworowe w obrębie tego samego guza, mogą tak bardzo się od siebie różnić. Okazało się, że dzięki różnicom niektóre komórki mogą rozwijać przewagę w zakresie przetrwania, stając się odpornymi na leczenie raka. Badacze chcieli zrozumieć, czy różnorodność typów komórek w obrębie guza jest regulowana przez zmienność w kodzie DNA, czy przez coś innego. Przyjrzeli się sekwencji DNA w zróżnicowanych próbkach pobranych z różnych części tego samego guza.

Stwierdzili, że mniej niż 2 procent zmian w kodzie DNA w niezależnych obszarach guza było związanych ze zmianami w aktywności genów, jednak zmienność cech komórek nowotworowych w obrębie guzów była często regulowana przez czynniki inne niż mutacje DNA. Badacze zaznaczają, że ich wyniki mają charakter obserwacyjny i należy wykonać więcej pracy, aby określić relacje pomiędzy konkretnymi zmianami epigenetycznymi, a modyfikacjami w zachowaniu nowotworu.

Fundamentalny postęp w naszym rozumieniu raka

.Jak wskazuje The Institute of Cancer Research prace te stanowią fundamentalny postęp w naszym rozumieniu raka. Badacze podkreślają, że choć mutacje DNA mają zasadnicze znaczenie w przygotowywaniu rozwoju i ewolucji nowotworu, wiele z późniejszych zachowań komórek nowotworowych jest określanych przez inne czynniki, takie jak epigenetyka.

Może to pomóc wyjaśnić, dlaczego testy DNA nie zawsze przewidują reakcję nowotworu na leczenie i pomóc lekarzom skuteczniej dostosować leczenie do potrzeb pacjentów. Mogłoby to również wyjaśnić, dlaczego niektóre narażenia środowiskowe mogą powodować raka, nie prowadząc do mutacji w kodzie DNA.

Odsłoniliśmy dodatkowy poziom kontroli tego, jak zachowują się nowotwory – coś, co przyrównujemy do 'ciemnej materii’ raka. Przez lata nasze rozumienie raka koncentrowało się na mutacjach genetycznych, które trwale zmieniają kod DNA. Ale nasze badania wykazały, że sposób składania DNA może zmienić, które geny są odczytywane bez zmiany kodu DNA, a to może być bardzo ważne w określaniu, jak zachowują się nowotwory – komentuje prof. Trevor Graham, dyrektor Centrum Ewolucji i Raka w ICR.

Kiedy badamy, jak nowotwory ewoluują w czasie, zwykle patrzymy na mutacje DNA, ale jasne jest, że zmiany epigenetyczne również umożliwiają rakowi dostosowanie się i rozwinięcie przewagi przeżycia nad innymi komórkami. Po raz pierwszy byliśmy w stanie mapować zmiany epigenetyczne obok akumulacji mutacji DNA w miarę rozwoju guza jelita grubego. Stwarza to ekscytujące możliwości tworzenia nowych metod leczenia raka, które nie są ukierunkowane na skutki mutacji DNA, ale zamiast tego na zmiany epigenetyczne, które określają, jak geny są odczytywane – dodaje profesor Andrea Sottoriva, szef Centrum Badań Biologii Komputerowej w Human Technopole w Mediolanie.

Profesor Kristian Helin, dyrektor naczelny ICR w Londynie i światowy lider w badaniach nad epigenetyką, nie kryje pozytywnego zaskoczenia, w związku z nowymi odkryciami. Według niego, „to odkrycie stanowi ekscytujący postęp w naszym rozumieniu biologii raka. Zdolność raka do szybkich zmian i ewolucji jest kluczowym powodem, dla którego jest on tak trudny do wyleczenia. Dokładnie, jak komórki nowotworowe to robią, i czynniki, które kontrolują, jak może dostosować się do unikania leczenia, nie są dobrze rozumiane.”

Ta ważna praca pokazuje potencjalną rolę regulacji epigenetycznej w rozwoju raka i złożoności jego zachowania. Otwiera ekscytujące przyszłe możliwości oceny raka przy użyciu zarówno testów genetycznych, jak i epigenetycznych, a ostatecznie leczenia raka za pomocą leków ukierunkowanych epigenetycznie – stwierdza profesor Kristian Helin.

Na temat problemów stojących przed pacjentami i lekarzami, którzy mierzą się z wyzwaniem, jakim jest leczenie raka pisze pisze jeden z najczęściej cytowanych w świecie polskich onkologów, prof. Krzysztof SKŁADOWSKI [LINK]

Oprac. MAC