Рак начинает развиваться на эпигенетическом уровне

Первые шаги к развитию рака происходят на не генетическом, а на эпигенетическом уровне, считает группа исследователей из США и Швеции. В экспериментах на мышах они показали, как развиваются предвестники рака в клетках, которые еще не испытали мутаций.

Традиционное представление о раке состоит в том, что клетки, испытавшие серию определенных мутаций, начинают бесконтрольно размножаться. В результате образуется опухоль, которая, в конечном счете, приводит к нарушению жизнедеятельности всего организма. Отдельные клетки опухоли могут мигрировать в другие части тела и размножаться там, образуя метастазы, которые не позволяют избавиться от заболевания хирургическим путем.

Однако новое исследование показывает, что раковым мутациям на самом деле предшествуют эпигенетические изменения в нормальных клетках. Мутации — это изменения в генетическом коде, которые могут менять строение синтезируемых в клетке белков. Эпигенетические изменения меняют активность тех или иных генов. В некоторых случаях такие изменения в регуляции могут приводить к сокращению синтеза белков, препятствующих развитию рака, и, наоборот, стимулировать работу генов, которые повышают вероятность его возникновения.

Американские исследователи из Центра эпигенетики при Университете Джонса Хопкинса (Center for Epigenetics in Common Human Disease at Johns Hopkins) и Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute) совместно со шведскими коллегами из Университета Упсалы (Uppsala University) провели серию экспериментов на мышах, у которых генно-инженерными методами был вдвое повышен синтез инсулиноподобного фактора роста второго типа (IFG2). Это удвоение происходило за счет активизации второй копии гена данного белка, которая в норме не работает, однако с помощью эпигенетических механизмов ее удалось включить.

Микроскопическое исследование показало, что у таких мышей меняется строение клеток слизистой оболочки кишечника. Само по себе это не приводит к развитию рака. Однако в тех случаях, когда эти мыши несли также мутацию, которая способствует возникновению рака кишечника, опухоли у них возникали вдвое чаще, чем у «нормальных» мышей с такой мутацией. То есть эпигенетическое отклонение в клетках оказалось важным фактором развития ракового заболевания.

Исследователи считают, что развитие рака представляет собой трехстадийный процесс. На первом этапе возникают эпигенетические изменения в клетках ткани, приводящие к ненормальной регуляции клеток, которые впоследствии переродятся в раковые. Роста опухоли на этом этапе не происходит, однако для него складываются подходящие условия. На втором этапе в популяции эпигенетически измененных клеток происходит мутация, которая обычно считается началом развития рака. На третьем этапе развивается генетическая и эпигенетическая нестабильность, которая ведет к росту и эволюции опухоли.

Многие свойства развившейся опухоли, включая ее способность к метастазированию, наследуются от первых клеток, которые испытали раковое перерождение. Причем эти свойства не обязательно связаны с мутациями, то есть изменениями генов, а могут быть вызваны эпигенетическими нарушениями, сообщает EurekAlert! со ссылкой на публикацию в Nature Reviews Genetics.

Как отмечает руководитель исследовательской группы Эндрю Фейнберг (Andrew Feinberg), клетки, подвергшиеся эпигенетическим изменениям, не отличаются от обычных при микроскопическом исследовании с низким разрешением, однако при внимательном изучении хромосом в их ядре можно заметить небольшие изменения. Подобный анализ нормальных клеток онкологических больных, а также пациентов с высоким риском развития рака может иметь большое значение для предотвращения развития и пролиферации раковых опухолей.