Известно, что раковые клетки активируют эмбриональные гены, активируя их рост. Новое исследование показывает, что заболевание также захватывает белки, или «редакторы», которые контролируют считывание этих генов.
Результаты исследования, опубликованные в журнале Nucleic Acids Research, позволяют объяснить, почему опухоль так быстро обнаруживается и так хорошо адаптируется, и могут указать путь к новым методам лечения.
Эмбриональные клетки должны быстро расти и уметь трансформироваться во множество различных типов тканей. Клетки полагаются на генетические программы, которые в конечном итоге отключаются по мере постепенного развития тканей. Рак пробуждает эти программы, обеспечивая потенциал заболеваемости раковым эмбрионом для стимуляции роста.
Исследователи из Центра геномной регуляции (CRG) теперь показывают, что раковые клетки также изменяют свои инструменты редактирования, становясь похожими на эмбриональные. Это факторы сплайсинга – белки, которые редактируют РНК после копирования с ДНК, перестраивая различные сегменты в последовательности, изменяя таким образом код гена.
Обычно факторы сплайсинга помогают клеткам адаптироваться к изменяющимся условиям окружающей среды, предоставляя возможность синтезировать различные белки из одного и того же гена. Исследование показало, что раковые клетки активируют факторы сплайсинга, которые обычно активны только на ранних стадиях развития , способствуя росту опухоли.
«Мы обнаружили, что рак не изобретает совершенно новые трюки», — говорит доктор Микель Англада-Жиротто, ведущий автор исследования в Центре геномной регуляции. «Вместо этого он повторно использует старые программы, которые клетка обычно использует на начальных стадиях развития, когда необходим быстрый рост».
Исследователи внимательно следят за тем, как рак захватывает контроль над редакторами генов клетки. При использовании драйверов, в частности, печально известного онкогена MYC, нарушается баланс факторов сплайсинга. Хотя настолько тесное взаимодействие, что нарушение одного из ее звеньев вызывает волновой эффект во всей системе.
Когда активируется MYC или другой путь роста, инициирующий рак, он изменяет поведение нескольких редакторов-«инициаторов», вызывая цепную реакцию , которая включает факторы сплайсинга, подталкивающие клетки к росту, и подавляет защитные факторы, которые обычно сдерживают рост.
«В сочетании с другими нарушениями, которые накапливаются в клетке, эта масштабная перестройка создает баланс баланса между здоровым ростом и системой перевода всей системы в режиме развития рака», — говорит доктор Англада-Жиротто.
Исследование, помогающее объяснить, почему рак — такое серьёзное заболевание. Оно также открывает новые возможности. Если врачам удастся определить, когда начинают меняться факторы сплайсинга, они смогут выявить рак на более ранних стадиях. А если препараты смогут воздействовать только на один фактор сплайсинга, это может распространиться по всей сети и замедлить или остановить рост опухоли.
Открытие стало возможным благодаря тому, что исследователи научили модель искусственного интеллекта считывать общую картину активности генов в клетках и делать выводы о том, как факторы сплайсинга действуют за кулисами. Предварительно учёным регистром считывалось каждое малейшее изменение в каждой молекуле РНК, что было трудоёмким и дорогостоящим процессом.
Авторы исследования полагают, что с помощью нового инструмента исследователи теперь смогут сканировать тысячи существующих наборов данных, чтобы увидеть, как ведут себя факторы сплайсинга, помогая раскрыть, как рак захватывает контроль над клеткой, и выявить скрытые слабые места .
Работу возглавили доктор Англада Джиротто, куратор научных исследований ICREA Луис Серрано из Центра геномной регуляции и доктор Самуэль Миравет Верде из Шцарвейской высшей технической школы Цюриха.
