Ученые выяснили, как рак повреждает собственную ДНК, чтобы продолжать расти

Рак может повреждать собственную ДНК, заставляя критически важные гены работать на пределе возможностей. Новое исследование предполагает, что мощные участки контроля ДНК, известные как супер-энхансеры, вызывают необычно интенсивную активность генов, поддерживающих рост опухоли. Эта непрерывная активность создает нагрузку на ДНК и может приводить к серьезным разрывам.

Раковые клетки часто способны восстанавливать повреждения и продолжать расти. Однако повторяющиеся циклы разрывов и восстановления могут приводить к ошибкам, позволяя мутациям накапливаться в этих высокоактивных областях. Таким образом, тот же биологический механизм, который помогает опухолям быстро расти, может делать их ДНК все более нестабильной, потенциально позволяя раку меняться, адаптироваться и становиться более агрессивным.

Исследование, опубликованное в журнале Science Advances, провели аспирант Осама Хидми под руководством профессора Рами Акелана из Еврейского университета в Иерусалиме. Ученые обнаружили, что разрывы ДНК часто появляются в тех же местах, где раковые клетки наиболее активно стимулируют гены, связанные с ростом. Используя чувствительный метод картирования генома, команда создала подробные карты, показывающие, где происходят двуцепочечные разрывы — одни из самых тяжелых форм повреждения ДНК.

Повреждения не были случайными: разрывы группировались внутри генов, контролируемых супер-энхансерами. Это указывает на то, что принудительная постоянная активность определенных генов создает достаточное давление на ДНК, чтобы вызвать ее разрыв. Исследователи также проследили за естественным клеточным «сигналом тревоги», который отмечает поврежденную ДНК и привлекает механизмы для ее восстановления. Результаты показали, что раковые клетки многократно повреждают и восстанавливают ДНК в этих интенсивно активных областях.

«Раковые клетки полагаются на супер-энхансеры, чтобы поддерживать гены роста на высокой скорости. Мы обнаружили, что эта же высокопроизводительная активность может создавать реальную нагрузку на ДНК, образуя горячие точки разрывов, которые клетке приходится восстанавливать снова и снова. Этот цикл может помогать опухолям выживать в краткосрочной перспективе, но он также увеличивает риск мутаций, которые могут подпитывать эволюцию рака», — отметил профессор Рами Акелан.

По мере накопления мутаций раковые клетки могут приобретать новые свойства. Некоторые изменения могут помогать опухолям распространяться, выдерживать стрессовые условия или становиться менее восприимчивыми к лечению. Однако эта зависимость может стать уязвимостью.

«Что особенно интересно, — добавил аспирант Осама Хидми, — поскольку раковые клетки зависят от этих высоконагруженных участков ДНК для продолжения роста, они могут быть более уязвимы именно там. Это открывает двери для методов лечения, нацеленных на те самые процессы, на которые опухоли полагаются для выживания».

Терапии будущего могут быть разработаны для нарушения интенсивной активности генов, управляемой супер-энхансерами, или для предотвращения восстановления повреждений ДНК опухолевыми клетками. Понимание связи между быстрым ростом и генетической нестабильностью дает ученым новое направление в борьбе с агрессивным поведением рака. Возможно, одна из главных сил рака — стремление к росту — в конечном итоге может быть обращена против него самого.