Механизм образования опухолей приводит к мутациям в клетках с четверным набором хромосом

Здоровые клетки человека имеют два (диплоидных) набора хромосом. Однако иногда клетки могут иметь тетраплоидный (четверной) набор. Обычно они не делятся дальше и погибают, но некоторые клетки могут избежать этой участи. Международная группа исследователей, в которую входила группа из Технического университета Кайзерслаутерна (TUK), показала, что множество мутаций возникает в клетках сразу после их образования. Это происходит из-за недостатка белков, необходимых для воспроизведения генетического материала. Возникающие ошибки приводят к мутациям и могут способствовать образованию опухолей. Работа опубликована в журнале Nature.

В здоровой клетке человека 46 хромосом: двойной набор из 22 хромосом плюс две половые хромосомы (XX или XY). В раковых клетках ситуация иная. Здесь можно обнаружить различные генетические изменения, например, отсутствие частей хромосом или их наличие в нескольких копиях.

Однако до сих пор не хватало научных доказательств того, как может возникать такое повышенное количество ошибок. Одно из объяснений даёт недавнее исследование под руководством Исследовательского центра Института Кюри в Париже в сотрудничестве с группой профессора доктора Зузаны Сторховой из TUK и командой из Гронингенского университета (Нидерланды).

В центре внимания были клетки с тетраплоидными наборами хромосом. «Дефект, приводящий к тетраплоидным клеткам, возникает примерно в одной из тысячи клеток, то есть довольно часто. Хотя большинство тетраплоидных клеток погибает, некоторые могут выжить и способствовать образованию раковых клеток», — говорит профессор Сторхова, руководитель отдела молекулярной генетики и соавтор исследования. «Мы хотели узнать, что происходит с ними сразу после образования в первом клеточном цикле».

Исследователи изучили эти клетки сразу после того, как они стали тетраплоидными. «Мы обнаружили, что множество ошибок возникло очень быстро, — говорит профессор из Кайзерслаутерна. — Присутствовали различные повреждения ДНК и мутации».

На следующем этапе они проанализировали первопричины. «Мы обнаружили, что раковые клетки не способны осуществлять репликацию, то есть удвоение генетического материала, без ошибок», — продолжает генетик. А это важно для дальнейшего деления клеток.

Команда обнаружила, что клетки перестают производить достаточное количество белков, необходимых для репликации. Работа проводилась на разных типах клеток, и во всех наблюдалась одна и та же картина. «Механизм был ранее неизвестен; он объясняет, почему так много мутаций возникает так быстро в тетраплоидных клетках», — говорит Сторхова. Выжившие тетраплоидные клетки накапливают множество мутаций, что, вероятно, является причиной, по которой они могут способствовать образованию опухолей.

В исследовании использовались технологии, появившиеся лишь несколько лет назад. Без них было бы невозможно получить такие результаты. С помощью метода секвенирования единичных клеток, использованного голландской командой, исследователи смогли изучить изменения генома в отдельной клетке. Команда Сторховой также использовала анализ единичных молекул, чтобы исследовать, как происходит репликация ДНК в тетраплоидных клетках по сравнению со здоровыми диплоидными.