Naukowcy odkryli, że nasze komórki mogą ulegać setkom mutacji w ciągu jednej katastrofy chromosomalnej, która może doprowadzić do szybkiego rozwoju nowotworu. Odkrycia opublikowane w czasopiśmie ''Cell'' przeczą przekonaniu, że nowotwór zawsze rozwija się powoli, stopniowo gromadząc mutacje. Naukowcy z Wielkiej Brytanii i USA nazwali nowo odkryte zjawisko "chromothripsis", co stanowi połączenie greckich wyrazów chromos (chromosom) i thripsis (rozbijać na kawałki).

To prawda, że większość nowotworów rozwija się powoli i mogą upłynąć całe lata, a nawet dekady, zanim nowotwór nagromadzi wystarczającą ilość mutacji, aby przejść ze stanu przedrakowego do złośliwego. Jednakże czasami nowotwory wydają się pojawiać znikąd.

W ramach ostatnich badań naukowcy przeanalizowali genomy wielu próbek nowotworów. Większość z nich przeszła najwyraźniej tradycyjną ścieżkę rozwoju raka, w której mutacje gromadzą się stopniowo. Jednak w przypadku niewielkiej liczby próbek jedno katastrofalne zdarzenie wywołało dziesiątki, a nawet setki mutacji za jednym zamachem.

"Wyniki wprawiły nas w osłupienie" - zauważa autor naczelny artykułu, dr Peter Campbell z Wellcome Trust Sanger Institute w Wielkiej Brytanii. "Wydaje się, że w pojedynczej komórce w ciągu jednego zdarzenia, jeden chromosom lub ich większa liczba zasadniczo eksplodowały, rozrywając się dosłownie na setki kawałków".

Zwykle komórki nie są w stanie przetrwać takiego kataklizmu. Aczkolwiek czasami DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) komórki podejmuje próbę naprawy uszkodzenia.

"Komórka powinna dojść do wniosku, że to już koniec i poddać się, ale zamiast tego próbuje ponownie poskładać chromosomy niczym cenną porcelanę" - wyjaśnia dr Campbell.

Wyniki takiej próby naprawy są często katastrofalne, gdyż powstały genom roi się od mutacji, które mogą przyspieszyć rozwój nowotworu w komórce. Naukowcy odkryli w jednej próbce raka jelita grubego 239 zmian w pojedynczym chromosomie.

Zdaniem naukowców około 2-3% wszystkich genomów nowotworów nosi znamiona chromothripsis. Zjawisko wydaje się szczególnie powszechne w przypadku nowotworów kości, pojawiając się w 25% przypadków. W jednej próbce nowotworu kości, trzy geny nowotworowe przeszły mutacje w ciągu jednego zdarzenia.

Model uszkodzenia sugeruje, że chromothripsis zachodzi w czasie podziału komórki, kiedy chromosomy są znacznie bardziej zbite niż zwykle. Jeżeli chodzi o przyczyny to głównym podejrzanym jest promieniowanie jonizacyjne.

"Impuls promieniowania jonizacyjnego, który jak wiadomo wywołuje pęknięcia dsDNA [dwuniciowego DNA], może przeciąć osłonę skondensowanego chromosomu i [...] wywołać pęknięcia prążka, ramienia lub całego chromosomu" - piszą naukowcy.

Zespół planuje obecnie badanie nowotworów u osób ze znaną historią ekspozycji na promieniowanie jonizacyjne, aby sprawdzić, czy zaszło u nich zjawisko chromothripsis.

"Jeżeli uda nam się poznać korzenie, wówczas będzie mogli nauczyć się zapobiegać tego typu uszkodzeniom" - zauważa dr Campbell.

Inną możliwością jest powstawanie uszkodzenia w czasie procesu ścierania się telomerów - naturalnego skracania się końcówek chromosomów. Jak wskazują naukowcy, większość uszkodzeń będących następstwem chromothripsis, które zaobserwowano w ramach badań, obejmuje regiony chromosomów rozciągające się do telomerów.

"Niezależnie od mechanizmu uszkodzenia, konsekwencje są poważne" - podsumowują naukowcy. "W obliczu pęknięcia DNA w setkach miejsc, mechanizm naprawy DNA komórki podejmuje próbę ratowania genomu. Powstały miszmasz w małym stopniu przypomina oryginalną strukturę, a zakłócenie genomiczne przynosi masowe i potencjalnie onkogenne skutki".

© Unia Europejska 2005-2011

Źródło:
CORDIS
Referencje dokumentu:
Stephens, P. J., et al. (2010) Massive genomic rearrangement acquired in a single catastrophic event during cancer development. Cell 144: 27-40. DOI: 10.1016/j.cell.2010.11.055.