Нове дослідження виявило тривале пошкодження ДНК, пов’язане з раком

У революційному відкритті, яке змінює наше розуміння мутацій, дослідники виявили типи пошкоджень ДНК у здорових клітинах, які можуть залишатися невідновленими протягом років. Хоча більшість пошкоджень ДНК відновлюється природними механізмами репарації, деякі форми пошкоджень здатні уникати цих процесів і зберігатися протягом тривалого часу. Це збільшує ймовірність виникнення шкідливих мутацій, які надалі можуть призвести до розвитку раку.

Вчені з Інституту Сенгера (Wellcome Sanger Institute) та їхні колеги вивчали родовідні дерева сотень окремих клітин, узятих у декількох осіб. Аналізуючи спільні патерни мутацій серед клітин, вони відтворили ці дерева, ідентифікуючи спільних предків.

Отримані результати показали несподівані моделі успадкування мутацій, які свідчать про те, що певні пошкодження ДНК залишаються невідновленими протягом тривалого часу. Наприклад, у стовбурових клітинах крові деякі пошкодження можуть зберігатися протягом двох-трьох років. Дослідження, опубліковане в журналі Nature, змінює наше уявлення про мутації та має важливі наслідки для розуміння розвитку різних видів раку.

Походження мутацій і стійкі пошкодження

Пошкодження ДНК відрізняється від мутації. Якщо мутація — це «помилка» в послідовності ДНК (заміна одного з чотирьох стандартних азотистих основ — A, G, T або C), то пошкодження ДНК — це хімічна зміна, яка може порушувати її розпізнавання. Такі пошкодження можуть призводити до помилок під час копіювання ДНК у процесі ділення клітин. Це, своєю чергою, створює постійні мутації, що можуть сприяти розвитку раку. Однак у більшості випадків пошкодження ДНК швидко виявляється і відновлюється клітинними механізмами.

Якщо вчені краще зрозуміють причини і механізми виникнення мутацій, це може дати можливість втрутитися в процес і сповільнити або навіть усунути їх. У своєму дослідженні вчені з Інституту Сенгера проаналізували дані у вигляді родовідних дерев сотень клітин. Ці дерева були створені на основі схожих мутацій у геномах клітин — наприклад, клітини зі спільними мутаціями мають спільного предка і тісно пов’язані. Дослідники зібрали сім опублікованих наборів даних, які містять так звані соматичні філогенії. У цьому наборі було 103 дерева з 89 осіб, що охоплюють стовбурові клітини крові, клітини бронхіального епітелію та клітини печінки.

Стійке пошкодження ДНК у клітинах

Команда виявила несподівані моделі успадкування мутацій у родовідних деревах. Це свідчить, що певні пошкодження ДНК можуть залишатися невідновленими протягом декількох раундів поділу клітин. Особливо це було помітно в стовбурових клітинах крові, де 15–20% мутацій були результатом специфічного типу пошкодження ДНК, що може залишатися протягом двох-трьох років, а в деяких випадках і довше.

Наслідки для розвитку раку

Це означає, що під час поділу клітин кожна спроба скопіювати пошкоджену ДНК може призводити до нових помилок, створюючи кілька різних мутацій з одного джерела пошкодження. Це значно збільшує шанси на виникнення шкідливих мутацій, які можуть сприяти розвитку раку. Дослідники припускають, що хоча такі типи пошкоджень ДНК трапляються рідко, їхня тривала присутність може спричиняти стільки ж мутацій, скільки і поширеніші форми пошкоджень.

Нове уявлення про мутації

Доктор Майкл Спенсер Чапман, перший автор дослідження, зазначає: «Завдяки цим родовідним деревам ми можемо пов’язати сотні клітин однієї людини зі спільними предками, аж до моменту зачаття, простежуючи всі поділи клітин. Це масштабні та новаторські набори даних, які привели нас до несподіваного відкриття, що деякі форми пошкодження ДНК можуть зберігатися довгий час без відновлення.»

Емілі Мітчелл, співавторка дослідження, додає: «Досліджуючи родовідні дерева стовбурових клітин крові, ми виявили специфічний тип пошкодження ДНК, що спричиняє близько 15–20% мутацій у цих клітинах і може зберігатися протягом кількох років. Тепер ми маємо можливість дослідити, що саме є цим пошкодженням і чому воно властиве лише стовбуровим клітинам крові, а не іншим здоровим тканинам.»

Доктор Пітер Кемпбелл, провідний автор дослідження, підсумовує: «Ми ідентифікували форми пошкодження ДНК, які уникають механізмів репарації і залишаються в геномі протягом днів, місяців або навіть років. Ці відкриття змінюють фундаментальні уявлення про те, як утворюються мутації, і є важливими для наукової спільноти при розробці майбутніх досліджень.»