Биологи впервые измерили неустранимый риск рака

Биологи впервые измерили неустранимый риск рака

Мутации, способные вызывать рак, обычно относят к двум основным категориям: наследственные и те, что возникли в результате воздействия окружающей среды.

Американские ученые показали, что не менее существенным является и третий источник появления мутаций — неизбежные ошибки, возникающие в ходе удвоения ДНК. В некоторых случаях их вклад составляет более 95 процентов.

Исследование опубликовано в Science .

Согласно последним данным Международной Ассоциации Изучения Рака (IARC), онкологические заболевания — самая распространенная причина смерти на нашей планете. Одной из главных причин их возникновения являются изменения в последовательности ДНК, которые называются мутациями. Мутации можно получить по наследству от родителей (Н-мутации) или в результате воздействия внешней среды (С-мутации) — например, из-за курения или воздействия радиоактивного излучения. Кроме того, случайные ошибки (Р-мутации) возникают и в ходе обычного процесса репликации ДНК, например, когда фермент полимераза, строящий новую цепочку по шаблону уже имеющейся, по ошибке вставляет туда неправильные нуклеотиды-буквы. Среди других причин Р-мутаций — квантовые эффекты, влияние эндогенных активных форм кислорода и гидролитическое дезаминирование нуклеотидов.

Подсчитано, что каждый раз, когда человеческая клетка делится, у нее появляется около трех новых мутаций. Большинство этих мутаций проходит совершенно незаметно для организма, более того, ошибки репликации — это необходимая движущая сила эволюции; однако известно, что некоторые из таких мутаций или их сочетаний могут оказаться канцерогенными. Количественный вклад Р-мутаций в возникновение опасных изменений до сих пор был, однако, не вполне ясен.

Клетки, которые уже стали раковыми, прекращают свою обычную работу и начинают быстро и неконтролируемо делиться, что приводит к возникновению опухолей. Обычные же клетки обладают совершенно разной способностью к делению. Эпителий, например, занимается этим постоянно, а сформированные нейроны — вообще никогда этого не делают, и при попытках заставить их делиться в лабораторных условиях гибнут. Риск развития рака у разных тканей тоже совершенно разный, и именно это и натолкнуло исследователей на мысль о том, что причина может крыться в процессе удвоения ДНК перед делением клетки.

В эксперименте ученые исследовали взаимосвязь между скоростью репликации стволовых клеток и вероятностью возникновения онкологических заболеваний. Для этого они оценивали количество поделившихся стволовых клеток у пациентов разных возрастов и соотносили эти числа с медицинскими данными базы IARC. Оценивая вклад разных процессов, приводящих к появлению опасных мутаций, исследователи предполагали, что Р-мутаций у индивидов одного возраста будет примерно одинаковое количество, поскольку деление стволовых клеток у всех происходит примерно с одинаковой скоростью, в то время как уровни Н-мутаций или С-мутаций у разных людей могут сильно различаться. Чтобы принять во внимание влияние внешней среды, ареал исследований, первоначально проводящихся в США, был расширен до 69 разных стран и охватил в результате самые разнообразные экологические условия, 17 типов раковых заболеваний и пациентов всех возрастов.

Выяснилось, что вероятность заболеть определенным типом рака очень сильно зависит от способности клеток соответствующей ткани к делению, и, таким образом, доля репликационных ошибок среди канцерогенных мутаций очень высока. Коэффициент зависимости риска развития заболевания от скорости деления стволовых клеток везде превысил 0,7. Медиана этой корреляции составила 0,8. Это удивительные цифры — ученые предполагали, что вклад разных экологических условий сделает такой анализ невозможным, но влияние Р-мутаций оказалось неожиданно сильным.

Чтобы количественно оценить долю Р-мутаций среди всех канцерогенных изменений ДНК человека, было проведено отдельное независимое исследование. В исследуемой модели числа Н-мутаций и С-мутаций были сначала приняты за ноль. В такой прекрасной гипотетической популяции, очищенной от наследственных раковых мутаций и живущей в идеальных экологических условиях, все равно будет возникать рак — как следствие Р-мутаций. Добавляя в такую модель разные факторы, которые увеличивают влияние С-мутаций, и учитывая уже известные Н-мутации можно при сравнении результатов понять, какие мутации откуда появились.

Для того, чтобы получить соответствующие числа, ученые вначале воспользовались результатами геномного секвенирования и эпидимеологическими данными для пациентов с аденокарциномой легких (для нее не известно наследственных мутаций, но показана очень сильная корреляция с курением и менее сильная — с ионизирующим излучением, загрязнением воздуха, «пассивным» курением и другими факторами внешней среды). Расчеты проводили следующим образом: если у пациента, который курил, число мутаций было, например, в три раза большим по сравнению с некурящим пациентом, то вклад С-мутаций для них оценивался как две трети, а Р-мутаций — как одна треть. Таким образом посчитали вклад обоих типов мутаций для выборки из 20 пациентов. Выяснилось, что число канцерогенных Р-мутаций составляет в среднем 35 процентов. Согласно данным Cancer Research UK, 89 процентов случаев заболевания аденокарциномой легких можно предотвратить, если не курить, но это не противоречит тому факту, что Р-мутации у некурящих все равно будут накапливаться с той же скоростью.

После этого ученые провели подобный же анализ с экзомными и эпидемиологическими данными, касающимися панкреатической протоковой аденокарциномы, которую тоже можно предотвратить за счет изменения условий жизни, но лишь в лишь в 37 процентах случаев. Н-мутации составили около 5 процентов драйверных (опасных) канцерогенных мутаций этого типа рака, в то время как Р-мутации — целых 77 процентов.

В ходе исследования третьей группы раковых заболеваний, для которых было известно, что факторы среды и наследственные факторы для них, обычно, несущественны (это, например, рак простаты, мозга или костей), ученые подтвердили, что предполагаемые Р-мутации составляют в этом случае 95 процентов канцерогенных драйверных мутаций.

Всего в этой части работы было изучено 32 типа рака. Для каждого из них была посчитана доля влияния всех трех типов мутаций. Вклад Р-мутаций в развитие всех раковых заболеваний в Великобритании, например, составил 66 процентов. Стоит лишний раз отметить, что эти данные не противоречат оценкам, согласно которым многие виды рака можно предотвратить путем изменения условий среды. Например, если доля Р-мутаций составляет 50 процентов, и для развития заболевания нужны ошибки в обеих копиях соответствующего гена, то, скорее всего, только одна из них появится в результате Р-мутации, а предотвращение второй может спасти человека.

Важно понимать, что мутагенез — процесс постоянный. Ученые отмечают, что несмотря на то, что канцерогенные Р-мутации предотвратить практически невозможно, нужно стараться отслеживать их возникновение, поскольку ранний диагноз и своевременное лечение раковых заболеваний гораздо чаще приводят к полному выздоровлению пациентов, чем работа с больными на поздних стадиях. Но мутагенез имеет и положительные стороны. Тасманским дьяволам, например, собственные новые мутации помогли быстро справиться с весьма опасным и заразным раком безо всяких лекарств.

Источник: N+1

Последние новости
Дуда жестко раскритиковал Путина из-за агрессии в Украине

Дуда жестко раскритиковал Путина из-за агрессии в Украине

По его словам, России нельзя доверять
Самолет из Ирана экстренно сел в Анкаре из-за угрозы коронавируса Сovid-19

Самолет из Ирана экстренно сел в Анкаре из-за угрозы коронавируса…

У 17 пассажиров наблюдалась высокая температура
Аэропорты Швеции будут принимать электросамолеты

Аэропорты Швеции будут принимать электросамолеты

Swedavia хочет оборудовать аэропорты инфраструктурой для обслуживания электрических самолетов и ввести первый электрифицированный маршрут в 2025 году
Россия построит автомагистраль в оккупированный Крым за 100 млрд

Россия построит автомагистраль в оккупированный Крым за 100 млрд

От Краснодара до Крымского моста построят дорогу за 100 миллиардов рублей.
Huawei выпустила складной Mate XS

Huawei выпустила складной Mate XS

OLED-экран покрыт четырехслойной защитной пленкой, которая делает дисплей более мягким и прочным.
Коронавирус обладает потенциалом пандемии — ВОЗ

Коронавирус обладает потенциалом пандемии — ВОЗ

Всемирная организация здравоохранения подчеркнула необходимость сдерживания эпидемии
Циклон «Юлия» разгромил палаточный городок ВСУ

Циклон «Юлия» разгромил палаточный городок ВСУ

Шторм повредил палатки самого большого в Украине военного полигона «Широкий лан»
Четыре причины российского компромисса в нефтяной войне с Беларусью

Четыре причины российского компромисса в нефтяной войне с Беларусью

Россия внезапно для многих сделала шаги навстречу Беларуси в идущем нефтяном споре.
Нового лидера австрийских «друзей Путина» заподозрили в коррупции

Нового лидера австрийских «друзей Путина» заподозрили в коррупции

Хофер опроверг любые формы правонарушений со своей стороны.
Жовто-блакитний чи червоно-чорний?

Жовто-блакитний чи червоно-чорний?

Дихотомія свободи та порядку глобальна, не тільки українська.
Ученые сделали открытие о соотношении полов в потомстве людей

Ученые сделали открытие о соотношении полов в потомстве людей

Соотношение рождающихся мальчиков и девочек в человеческих популяциях обычно близко к единице.
Виктор Пинчук: влияние неброское, но всепроникающее

Виктор Пинчук: влияние неброское, но всепроникающее

В четвертом тексте из серии "Кукловоды под микроскопом" Александр Кочетков рассматривает феномен олигарха Виктора Пинчука.
В феврале в Раду прошли бы только четыре партии — КМИС

В феврале в Раду прошли бы только четыре партии -…

Украинцы готовы проголосовать за СН, ЕС, ОПЗЖ и Батькивщину.
Совладелец «Квартал 95» Шефир поделился планами: «Отдали лучших людей»

Совладелец «Квартал 95» Шефир поделился планами: «Отдали лучших людей»

Шефир рассказал о планах «Квартала 95» на ближайшее время
Найдена древнейшая зеленая водоросль возрастом в миллиард лет

Найдена древнейшая зеленая водоросль возрастом в миллиард лет

Возраст окаменелости соответствует примерному времени появления зеленых водорослей на Земле.
Стало известно о состоянии украинцев, заразившихся коронавирусом на Diamond Princess

Стало известно о состоянии украинцев, заразившихся коронавирусом на Diamond Princess

Состояние здоровья обоих украинцев улучшилось, но они все еще находятся в больнице.
Украинка получила платежку почти на 55 тысяч

Украинка получила платежку почти на 55 тысяч

За отопление 4-комнатной квартиры за три месяца киевлянка должна оплатить 90 тысяч гривен
За 2019 год зафиксировано 150 тысяч ДТП, — Монастырский

За 2019 год зафиксировано 150 тысяч ДТП, — Монастырский

За 2019 год составлено 96 000 протоколов о ДТП в состоянии алкогольного и наркотического опьянения
На Марсе впервые обнаружена сейсмическая активность

На Марсе впервые обнаружена сейсмическая активность

Сейсмометр миссии SEIS начал регистрировать вибрации Красной планеты.
Украина предложила альтернативу клиентам Газпрома

Украина предложила альтернативу клиентам Газпрома

На Украинской энергетической бирже «УЭБ» цены за газ упали до 4 тыс. грн
Эвакуированные украинцы не захотели возвращаться домой

Эвакуированные украинцы не захотели возвращаться домой

Украинцы с зараженного коронавирусом лайнера Diamond Princess отказались от эвакуации на Родину
Поляки после падения коммунизма стали богаче португальцев — МВФ

Поляки после падения коммунизма стали богаче португальцев — МВФ

Четыре года назад Польша обогнала Грецию.
В СБНО заявили о новых версиях крушения Боинга в Иране

В СБНО заявили о новых версиях крушения Боинга в Иране

Украина выясняет, кто был заинтересован в атаке на Боинг
Тысячу человек изолировали в отеле на Канарских островах из-за коронавируса

Тысячу человек изолировали в отеле на Канарских островах из-за коронавируса

Отель Costa Adeje Palace на Тенерифе закрыли на карантин.
На острове Лесбос вспыхнули столкновения из-за лагеря для мигрантов

На острове Лесбос вспыхнули столкновения из-за лагеря для мигрантов

Местные жители против строительства лагеря для мигрантов.
Старейший в мире мужчина скончался в возрасте 112 лет

Старейший в мире мужчина скончался в возрасте 112 лет

Ватанабе был внесен в книгу рекордов Гиннеса как старейший мужчина 12 февраля.
«Комплексное решение»: Нефьодов придумал, как избавиться от космических штрафов за «евробляхи»

«Комплексное решение»: Нефьодов придумал, как избавиться от космических штрафов за…

Активисты "Авто Евро Силы" получили важный комментарий Нефьодова о штрафах за "евробляхи" в 170 тысяч гривен
В Украине с мая заработают новые ЖКХ-договоры с пеней

В Украине с мая заработают новые ЖКХ-договоры с пеней

с 1 мая украинцы будут получать коммунальные услуги по новым правилам.
Samsung закрыла производство складных телефонов из-за коронавируса

Samsung закрыла производство складных телефонов из-за коронавируса

Завод временно закрыли из-за обнаружения признаков коронавируса у сотрудника.
Во Франции вылечили всех зараженных коронавирусом

Во Франции вылечили всех зараженных коронавирусом

Вирус во Франции больше не распространяется, заявил министр здравоохранения.
Читай также