Aneuploidia to zaburzenie polegające na tym, że komórki danego organizmu zawierają niewłaściwą (zbyt dużą lub zbyt małą) liczbę chromosomów. Jest to przyczyną niektórych rodzajów raka i różnych zaburzeń genetycznych, w tym zespołu Downa. Leży też u podstaw licznych poronień.
Zagadka, którą badacze chcą rozwikłać, polega na tym, że identyczne zaburzenia w genotypie czasem oddziałują podobnie, a czasem dają zupełnie odmienne efekty. Dla przykładu, trzecia kopia w obrębie chromosomu 21 – przyczyna zespołu Downa – w 90 procentach przypadków powoduje niedonoszenie ciąży, ale w niektórych przypadkach ludzie z tą przypadłością żyją dłużej niż 60 lat.
Jak dotąd zakładano, że u podstaw tych odmienności leżą różnice w ogólnej strukturze genetycznej poszczególnych osób. Tę perspektywę zmienić próbuje artykuł opublikowany przez badaczy z Koch Institute for Integrative Cancer Research z Massachusetts Institute of Technology (MIT) w czasopiśmie „Cell”. Naukowcy z MIT dowodzą, że sama aneuploidia powodować może wyraźne odmienności w komórkach, które w innym przypadku byłyby identyczne. To odkrycie może przyczynić się do znacznrgo postępu w leczeniu raka, ponieważ może wyjaśnić, dlaczego jednakowe genetycznie komórki rakowe różnie reagują na tę samą terapię.
Badania w MIT prowadzone były najpierw na komórkach drożdży piekarskich reagujących podobnie do komórek ludzkich. W genetycznie jednakowych komórach wymuszano utratę lub dodanie jednego chromosomu. Wpływ na obserwowane komórki był natychmiastowy, ale ich reakcje były zróżnicowane. Niektóre komórki „zwolniły” i zaprzestały podziału, a niektóre funkcjonowały nadal w prawnie niezmienionym cyklu. Naukowcy systematycznie obserwowali zmiany w kolejnych chromosomach i rzeczywiście badane komórki nieodmiennie reagowały na cały wachlarz sposobów. Analogiczną wariantywność w reakcji na aneuploidię naukowcy dostrzegli w innych procesach biologicznych, takich jak transkrypcja genu, czyli kopiowanie informacji zawartej w DNA na RNA.
Żeby upewnić się, że opisana reakcja nie jest tylko unikalną cechą komórek drożdży piekarskich, badacze przeprowadzili eksperyment z aneuploidią na myszach i w rezultacie spotkali się z tym samym poziomem zmienności.
– To sugeruje, że stan aneuploidii jako taki wytwarza niestałość, co może dostarczyć nam dodatkowych wyjaśnień na pytanie, dlaczego choroby wywołane aneuploidią cechują się właśnie taką niestałością – mówi prof. Angelica Amon z Instytutu Kocha MIT.
Uznaje się dotąd, że nowotwory miewają kilka populacji komórek, niektórych bardzo odróżniających się w swojej genetycznej strukturze. Ta różnorodność jest wskazywana jako przyczyna wielu niepowodzeń w chemioterapii – leczenie nie jest odpowiednio dostosowane i nie trafia do wszystkich komórek.
– Niestety – zauważa prof. Amon – nasze badania pokazują, że nowotwory wcale nie muszą być genetycznie heterogeniczne, żeby utrudniać leczenie i to stanowi kolejne wyzwanie dla terapii rakowej.
Badania w Instytucie Kocha wchodzą w kolejny etap. Naukowcy liczą na to, że uda im się wytropić źródła opisanej zmienności. Jeśli zdołają ustalić, które geny i jakie ścieżki zmian są kluczowe w tym procesie, będzie to ważny krok w walce z nowotworami.
Opracowano na podstawie artykułu Study helps explain varying outcomes for cancer, Down Syndrome umieszczonego na stronie news.mit.edu.