Быстро делящиеся клетки более уязвимы для вызывающих рак мутаций

Исследователи Sinai Health установили, что способность мутаций вызывать рак зависит от того, насколько быстро они заставляют клетки делиться.

Исследование под руководством д-ра Рода Бремнера, старшего научного сотрудника Исследовательского института Луненфельда-Таненбаума (Sinai Health, Торонто), определило длину клеточного цикла — время, за которое одна клетка делится на две дочерние — как критический фактор, определяющий, будет ли мутация действительно приводить к раку или окажется совершенно безвредной.

Результаты, опубликованные в Nature, имеют значение для разработки новых методов лечения, усиливающих естественную защиту организма от рака.

Рак начинается, когда клетки приобретают генетические мутации, побуждающие их бесконтрольно размножаться, образуя опухоли. Однако не все клетки с такими мутациями превращаются в рак. Это связано с тем, что организм выработал способы предотвращения рака, нейтрализуя или уничтожая подозрительные раковые клетки.

К защитным механизмам относятся апоптоз (запрограммированная гибель клеток) и уничтожение иммунной системой.

«У среднего взрослого человека миллионы и миллионы клеток с мутациями, но, к счастью, у нас не постоянно развивается рак», — отметил д-р Бремнер, также профессор офтальмологии и лабораторной медицины и патобиологии Университета Торонто.

Теперь д-р Бремнер и его команда определили скорость деления мутировавших клеток как ещё один механизм устойчивости к раку.

Исследование, возглавляемое научным сотрудником д-ром Данианом Ченом, показывает, что мутировавшие клетки, которые делятся быстро и имеют более короткие клеточные циклы, с большей вероятностью становятся раковыми. В сравнении, клетки с более длинными циклами проявляют устойчивость. Этот вывод был последовательным для различных тканей и типов рака, включая ретинобластому, рак гипофиза и рак лёгких.

Исследователи также обнаружили, что большинство клеток с мутациями в конечном итоге выходят из клеточного цикла и прекращают делиться.

«Самый распространённый способ, которым мутировавшие клетки избегают превращения в рак, — это просто стать нормальными клетками. Они делятся ненормально немного, а затем останавливаются и выглядят как любая другая нормальная клетка», — объясняет д-р Бремнер.

Чтобы изучить взаимосвязь между длиной клеточного цикла и раком, команда исследовала эффект подавления рака путём введения известных опухолеподавляющих мутаций в нескольких доклинических моделях.

Они начали с ретинобластомы (рак сетчатки) и наблюдали, что любая манипуляция, блокирующая рак, увеличивала длину клеточного цикла. Важнее всего, что они обнаружили: мутировавший тип клеток, из которого возникает ретинобластома, делится быстрее, чем мутировавшие типы клеток, которые никогда не образуют рак.

Другие эксперименты показали, что замедление скорости деления клеток подавляло рак независимо от других известных механизмов устойчивости, таких как апоптоз и иммунное очищение. Это указывает, что длина клеточного цикла является самостоятельным механизмом устойчивости к раку.

Команда также продемонстрировала, что в других тканях, таких как лёгкие и гипофиз, рак последовательно развивается в мутировавшем типе клеток, который делится быстрее всего, в то время как клетки с более медленными темпами деления защищены от рака.

Кроме того, исследователи показали, что длина клеточного цикла последовательно предсказывает клетку-предшественницу рака, независимо от того, когда была приобретена опухолеподавляющая мутация.

В совокупности результаты предполагают, что воздействие на длину клеточного цикла может стать стратегией профилактики рака. Возможно, удастся разработать терапии, предотвращающие инициацию рака у людей из групп высокого риска.

«Наша работа предполагает, что мы могли бы вмешаться в склонные к раку клетки, чтобы немного замедлить их с помощью правильных терапевтических агентов. Но сначала нам нужно понять механизмы, управляющие скоростью клеточного цикла в разных типах клеток. Определённо, есть чему поучиться у триллионов клеток, устойчивых к раку, и мы только начали», — сказал д-р Бремнер.