В 1950-х годах исследователи обнаружили в раковых клетках хромосомы, которые были необычайно большими и иногда будто бы закольцовывались. Эти так называемые неохромосомы были выявлены примерно в 3% раковых опухолей (и почти в четверти случаев рака костей и липидной ткани). Но никто из учёных не знал, как именно они формируются и за что отвечают.
Теперь же Дэвид Томас (David Thomas) из Гарванского института в Сиднее, Австралия, вместе со своими коллегами изучил последовательности генов этих гигантских хромосом и реконструировал их эволюционную историю.
Исследователи проверили три различных популяции выращенных в лаборатории клеток липосаркомы — рака жировой и соединительной ткани. В некоторых неохромосомах учёные обнаружили ДНК, принадлежавшую многим другим хромосомам. Более того, гены, важные для развития раковой опухоли, могли повторяться в такой хромосоме от 60 до 100 раз, существенно усиливая своё влияние на “поломанную” клетку. Некоторые неохромосомы также были в три раза длиннее, чем самые крупные нормальные хромосомы.
Моделирование показало, что основные изменения в структуре таких неохромосом не происходят постепенно. Напомним, как ведёт себя нормальная хромосома. Когда она теряет теломеры — концевые участки, она разрушается на части. Такой процесс был открыт лишь в 2010 году и назван хромотрипсис.
Механизмы природного восстановления ДНК, конечно, потом запускаются и заново складывают кусочки, однако возникает путаница и обычно клетка умирает. Но иногда такой странный хромосомный винегрет оставляет клетку в живых. “Хромосомная путаница” существует уже без каких-либо теломер, соединив концы разных обрывков в кольцо.
“У этой хромосомы задатки настоящего монстра Франкенштейна, – комментирует Томас. – Каждое последующее деление клетки разрывает эти круговые хромосомы неравномерно: одна половина получает больше сечений, чем другая, то есть теряет некоторые гены и множит другие. В ходе тысяч таких делений она принимает фрагменты ДНК из любых других хромосом, которые также оказываются разрушенными “.
Самый неприятный вариант событий – монструозная хромосома, заполучившая много копий генов, важных для развития рака.
В определённый момент круг перестаёт расти и закольцованная неохромосома превращается в линейную: у неё получается захватить теломеры других хромосом и приобрести стабильность.
Чтобы проверить, помогают ли раковые гены неохромосомам выживать, исследователи постарались их заблокировать. Когда, наконец, им это удалось, клетки погибли.
Эксперты были поражены этим открытием. Оно помогает понять, как раковые клетки могут выбирать те элементы ДНК, которые способствуют их пролиферации и выживанию, а ненужные генетические элементы отсеивают.
Конечно, это лишь небольшой шаг на долгом пути постижения раковых заболеваний, однако он крайне важен. Поскольку в неохромосомах массово усиливаются именно конкретные гены, это означает, что они важны для выживания такой хромосомы.
Новое открытие является примером обширных скачков эволюции, но теоретически оно может привести и к созданию медикаментов, способных остановить губительный процесс. По словам Томаса, основной мишенью для грядущих исследований должен стать именно медицинский препарат, который будет способен выключать такие гены. И такие работы уже ведутся.
