Учените установиха защо една и съща ДНК мутация предизвиква рак при някои хора, a при други не

Учените получиха първите преки доказателства, че наследствената генетика може да окаже силно влияние върху риска от развитие на рак и да определи как туморите се развиват с течение на времето. Резултатите показват, че гените с които човек се ражда могат да взаимодействат с придобитите по-късно мутации, като формират еволюционния път на тумора.

Откритието може да помогне да се обясни защо хора, живеещи в сходни условия могат да са изложени на напълно различни рискове от развитие на рак. То също така предполага, че бъдещите подходи към профилактиката и скрининга на рака вероятно трябва да отчитат наследствената генетика и разнообразието на човешките популации. Публикуваното в списание Nature проучване върху мишки също така показва, че генетичният фон на пациента може да повлияе на това как той реагира на методите за лечение на рак, които увреждат ДНК. Това подкрепя аргументите в полза на диагностични и терапевтични стратегии, по-точно адаптирани към всеки отделен човек.

Защо увреждането на ДНК засяга всеки по различен начин

Ракът започва, когато грешки в ДНК, известни като мутации се натрупват в клетките. Тези промени могат да накарат клетките да се размножават прекалено бързо и да игнорират сигналите, които обикновено карат увредените клетки да умрат, преди да станат опасни. Фактори от околната среда, като цигарения дим и слънчевата светлина могат да увеличат увреждането на ДНК. Наследствените генетични различия също могат да повлияят на това колко мутации се натрупват и как клетките реагират на тях.

Въпреки това хората, изложени на еднакви рискове не винаги изпитват еднакви последствия. Повечето пушачи никога не се разаболяват от рак на белия дроб, докато някои хора, които никога не са пушили се разболяват. Учените отдавна подозираха, че наследствената генетика помага да се обяснят тези различия, но беше трудно да се получат преки доказателства при хора. В рамките на популациите и между тях хората се различават по начин на живот, околна среда и история на експозицията. Тези вариации затрудняват изолирането на влиянието на генетичния фон от всички други фактори, които могат да повлияят на риска от развитие на рак.

Тестване на риска от рак в контролирани условия

По-голямата част от експерименталната работа беше проведена в Кеймбриджския институт на Cancer Research UK (CRUK) към Кеймбриджския университет. Изследователите разработиха метод, който им позволи да поддържат постоянни условия на околната среда и директно да проверят дали генетичният фон променя начина, по който туморите възникват и се развиват.
Те използваха четири линии мишки с различна степен на предразположеност към рак на черния дроб. Заедно тези линии представляваха степен на генетично разнообразие, сравнима с тази, която се наблюдава в човешките популации.

Всяка мишка получи една доза от чернодробния канцероген диетилнитрозамин (ДЕН). Той се съдържа в тютюневия дим и в някои преработени хранителни продукти. Той уврежда ДНК в чернодробните клетки и може да предизвика мутации, които да задействат растежа на тумора. Всяка мишка получи една и съща доза на една и съща възраст (15 дни) при строго контролирани условия. Това позволи на екипа да елиминира по-голямата част от екологичните вариации, които затрудняват изследванията на рака при хора.

След това учените секвенираха геномите на почти 600 тумора. Те проучиха промените в генната активност и изследваха нелекувани мишки, за да сравнят честотата на спонтанното образуване на тумори сред четирите линии. Използвайки тези резултати, екипът реконструира развитието на всеки тумор, започвайки от първоначалната мутация, предизвикала рака.

Наследените гени насочваха еволюцията на тумора

Туморите при всичките четири линии мишки почти винаги развиваха мутация, активираща една и съща сигнална система, способстваща за развитието на рака, известна като MAPK път. MAPK пътят е поредица от молекулни сигнали, които регулират важни процеси като клетъчния растеж и диференциацията на клетките. Той участва в много форми на рак. Въпреки че туморите често активираха един и същ общ сигнализиращ път, не всички се развиваха по един и същ начин. Конкретните мутации, които се появяваха зависеха от наследствения геном на всяка мишка. Тези мутации също така променяха активността на други сигнални пътища, свързани с рака. Освен това някои генетични профили демонстрираха забележителна склонност към дупликация на целия геном – събитие, при което се копира пълният набор от хромозоми.

„Ракът не възниква напълно случайно. Въпреки че туморите често достигат една и съща биологична крайна точка, пътят към тази крайна точка се определя от генетичния фон на човека. За първи път успяхме да покажем до каква степен генетичният фон влияе както върху процесите на мутация, така и върху пътищата, водещи до развитието на тумора.“

заяви старши авторът професор Дънкан Одом, който ръководеше изследването

Последици за скрининга и лечението на рака

Изследователите твърдят, че резултатите могат да имат важни последици за персонализираната медицина и скрининга на рака. Тъй като експериментите са проведени върху мишки, ще са необходими допълнителни проучвания, за да се определи доколко получените резултати са приложими за хората. Въпреки това резултатите сочат, че развитието на рака се формира не само под въздействието на околната среда и придобитите мутации, но и от генетичния фон, в който тези мутации възникват.