Группа исследователей во главе с Йельским университетом разработала клеточные модели, которые выделяют сигнал или «отпечаток пальца» метилирования ДНК (мДНК), связанный со старением и раком, называемый CellDRIFT, чтобы лучше понять, как он вызывает заболевание.
- Предыдущие исследования наблюдали клеточные изменения в метилировании ДНК, которые являются общими для старения и риска развития рака.
- Почти для всех заболеваний возраст является важным фактором риска, и рак не является исключением.
- В возрасте от 25 до 65 лет риск развития рака у человека увеличивается на удивительные 4000%.
- Новое исследование исследует «отпечатки пальцев» в клетках, связанных с раком и старением, чтобы лучше понять, могут ли исследователи предсказать, кто находится в группе риска, до того, как разовьется рак.
- Ученые знали, что существует связь между старением и раком, но они мало понимали ключевые особенности старения, которые могли бы дать информацию о риске заболевания.
- Метилирование ДНК (мДНК) — это биологический процесс, при котором молекула ДНК претерпевает изменения в присоединенных к ней химических веществах.
Читать далее:
CellDRIFT
Анализируя образцы клинических тканей, исследователи обнаружили, что CellDRIFT увеличивается в стареющих тканях, раковых тканях и даже нормальных тканях больных раком.
Полученные данные дают более четкое представление о невидимых прогрессивных шагах, происходящих внутри клеток, которые в конечном итоге приводят к раку, и могут проложить путь к раннему выявлению заболевания. Команда опубликовала свои выводы в журнале Science Advances 19 июля.
«Мы обнаружили, что можем количественно определить возраст как нечто большее, чем просто число», — говорит Кристофер Минтир, доктор философии, первый автор исследования в лаборатории Моргана Левина, доктора философии, адъюнкт-профессора патологии в Йельском университете и главного исследователя в Altos Labs Институт науки Сан-Диего.
Причины рака
В исследовании 2015 года, опубликованном в журнале Science, рассматривалась взаимосвязь между риском развития рака и типом раковой ткани. В частности, авторы хотели выяснить, можно ли объяснить более высокую заболеваемость раком скоростью деления стволовых клеток.
Их интересовала идея о том, что чем дольше мы живем, тем больше лет у нас есть для накопления потенциальных «несчастливых событий», которые со временем могут привести к результату.
Кристофер Минтир
Эти неудачи — случайные мутации, повышающие риск развития рака, — трудно предсказать или предотвратить. Эта идеология стала известна в мире патологии как «гипотеза случайности».
Тем не менее, команда Йельского университета, проводившая новое исследование, полагала, что риск возникновения рака у человека зависит от факторов, помимо простого невезения. Они были заинтересованы в изучении измеримых воздействий окружающей среды, которые могут способствовать возникновению рака, и помочь исследователям делать более обоснованные прогнозы риска развития рака.
«Отпечатки пальцев» клеток
- В исследовании 2022 года лаборатория изучала изменения метилирования ДНК, связанные со старением.
- Теперь, в текущем исследовании, команда хотела развить свою предыдущую работу и выяснить, как моделировать эти изменения в метилировании ДНК.
- Во-первых, они выращивали клетки человеческого мозга, называемые астроцитами.
- Для некоторых из этих клеток они индуцировали ген, называемый обратной транскриптазой теломеразы человека (hTERT), который заставляет клетки становиться «бессмертными», то есть ими манипулируют, чтобы они делились на неопределенный срок, подобно опухолевым клеткам.
- В течение трех месяцев они взяли подмножество клеток из своих культур и извлекли их ДНК.
- Используя вычислительную обучающую платформу, они количественно определили сигналы метилирования ДНК и определили специфический отпечаток, CellDRIFT, который значительно увеличивался с возрастом.
- «Нам удалось показать, что мы можем выделить сигнал, связанный со старением, а также известный как важный при раке», — говорит Минтир.
Чем агрессивнее рак, тем больше CellDRIFT.
Затем команда использовала клинические ткани для изучения взаимосвязи между CellDRIFT и исходами рака. Анализируя ткани щитовидной железы, молочной железы, легких, поджелудочной железы и толстой кишки, они обнаружили, что раковые ткани показали увеличение CellDRIFT по сравнению со здоровыми контрольными тканями.
Затем, используя данные группы пациентов с раком молочной железы, они также обнаружили значительную взаимосвязь между сигналом и выживаемостью, коррелируя CellDRIFT с худшими результатами для здоровья и потенциально помогая исследователям прогнозировать агрессивность конкретного рака.
Кроме того, исследователи взяли биопсию здоровой ткани больных раком молочной железы примерно в трех сантиметрах от опухоли. Интересно, что даже в здоровой ткани они обнаружили увеличение CellDRIFT по сравнению с контрольной тканью здоровых пациентов.
Это дает нам некоторую надежду на то, что, возможно, мы сможем оценить некоторый уровень риска до болезни.
Кристофер Минтир
Наконец, команда собрала 29 типов тканей от четырех доноров после смерти, чтобы лучше понять различия в CellDRIFT между образцами. Они обнаружили значительную корреляцию между CellDRIFT, заболеваемостью раком и скоростью деления стволовых клеток.
«Мы смогли добавить контекст к исследованию 2015 года, в котором предполагалось, что разные типы тканей имеют разный риск развития рака», — говорит Минтир. «Мы смогли показать, что риск развития рака представляет собой нечто большее, чем случайные вариации мутаций стволовых клеток».
Исследователи надеются, что исследование поможет ученым лучше понять, как отсрочить начало хронических заболеваний, таких как рак, которые, по-видимому, связаны со старением, и помочь людям жить более долгой и здоровой жизнью.
Смотрели новые видео на YouTube от Olhar Digital? Подписывайтесь на канал!