У раковых клеток нарушена система эпигенетического регулирования активности генов. По словам учёных, раковую клетку можно превратить в здоровую, если отремонтировать ей систему модификации ДНК.

Исследователи из Университета Джонса Хопкинса предлагают воистину революционный подход к лечению раковых опухолей: не убивать раковые клетки, а попытаться их исправить. На такую мысль учёных натолкнули результаты, которые они получили при изучении эпигенетического аппарата опухолевых клеток; результаты этой работы изложены в журнале Nature Genetics.

Рис. 1. Деление клетки рака толстой кишки (иллюстрация Nancy Kedersha).

Под эпигенетическим наследованием чаще всего подразумевают метилирование ДНК. Специальные ферменты пришивают метильные группы к нуклеотидам, из которых состоят гены. Различные белки-регуляторы либо приобретают, либо теряют склонность связываться с метилированными участками ДНК, в результате чего эти гены изменяют свою активность. При этом рисунок метилирования, хотя и не отражён в последовательности генов, передаётся от родительской клетки к дочерней, что позволяет говорить о «надгенетическом» наследовании.

Именно такие участки модификации ДНК в клетках рака толстой кишки и изучали американские исследователи. По сравнению с нормальными клетками у раковых в метилировании ДНК царил полный хаос. У здоровых клеток модификации ДНК происходили в строго определённых участках, будь то небольшие островки или крупные метилированные блоки. У раковых же исчезало всякое представление о начальной и конечной точках метилирования.

Кроме того, изменялась сама интенсивность таких модификаций: если у нормальных клеток доля модифицированных нуклеотидов внутри блока составляла 80%, то у раковых степень метилированности участка варьировалась в широких пределах, и порой фрагмент ДНК, который у здоровой клетки был модифицирован, у раковой даже не имел следов такого изменения.

Похожие результаты были получены при тестировании клеток рака груди, почки, лёгких и щитовидной железы.

Метилирование в нормальных клетках — чрезвычайно высокорегулируемый процесс, а в опухолевых — система контроля над модификациями ДНК, очевидно, оказывается полностью расстроенной. Тем не менее у разных видов рака удалось найти общую черту: самые сильные вариации в метилировании у разных новообразований приходились на участок ДНК, в котором группировались гены, отвечающие за дифференцировку клеток. Эти гены определяют, какой клетке быть — почечной, лёгочной, клеткой эпителия кишечника и т. д. Нарушения в регуляции этих генов дают возможность раковой клетке приспособиться к самому разному окружению в самых разных тканях. Но если у таких клеток исправить систему контроля над их «эпигенетикой», переобучить их, то это, возможно, даст им шанс прийти в себя и превратиться в нормальную клетку, характерную для той ткани, в которой она находится.

Результаты исследований опубликованы в статье:

Kasper Daniel Hansen, Winston Timp, Héctor Corrada Bravo, Sarven Sabunciyan, Benjamin Langmead, Oliver G McDonald, Bo Wen, Hao Wu, Yun Liu, Dinh Diep, Eirikur Briem, Kun Zhang, Rafael A Irizarry & Andrew P Feinberg Increased methylation variation in epigenetic domains across cancer types. – Nature Genetics. – 2011. – doi:10.1038/ng.865; Published online 26 June 2011.