Исследователи из Университета Рокфеллера изучили белок TIN2, связанный с длиной теломер. Они обнаружили, что сокращение теломер — признак клеточного старения — может помочь защитить от рака.
Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) обнаружили, что в 2017 году более 1,7 миллиона человек в США заболели раком, при этом почти 600000 человек умерли.
За последние несколько десятилетий ученые добились больших успехов в исследованиях рака, но дальнейшее изучение его функций имеет первостепенное значение для профилактики и разработки новых методов лечения.
Новое исследование, опубликованное в eLife, изучает связь между теломерами, своеобразными “заглушками” на концах цепей ДНК, и раком.
Как возникает рак?
Каждый день до 100 миллиардов человеческих клеток умирают, а новые заменяют их. Обычно это происходит без проблем, но иногда в клетке происходят мутации ДНК, что приводит к аномальным клеткам.
Если организм не избавляется от аномальных клеток и им позволяется размножаться, образуется опухоль.
Иногда опухоли доброкачественные, но в других случаях они злокачественные (раковые), и продолжают расти и распространяться.
У некоторых людей риск развития рака выше из-за генетических факторов. Например, иногда люди наследуют мутации гена BRCA1, которые могут увеличить риск рака груди.
Что такое теломеры?
По данным Национального института здоровья США (NIH), теломеры — это «специфические ДНК-белковые структуры, обнаруженные на обоих концах каждой хромосомы». Они помогают защитить ДНК в хромосомах от повреждения, а также могут предотвратить «межхромосомное слияние».
Обычно эти хромосомные “заглушки” становятся короче с возрастом.
Тития де Ланге, руководитель лаборатории клеточной биологии и генетики в Рокфеллеровском университете, в своем последнем исследовании сосредоточила внимание на роли теломер в развитии рака.
«Теломеры защищают генетический материал», говорит де Ланге. «ДНК в теломерах укорачивается, когда клетки делятся, что в конечном итоге останавливает деление клеток, когда запасы теломер истощаются».
В большинстве клеток, когда это происходит, клетка не может больше делиться и умирает. Однако в раковых клетках запускается фермент теломераза.
«Большинство клинически обнаруживаемых видов рака повторно активировали теломеразу, часто в результате мутаций», говорит де Ланге.
Теломераза предотвращает укорачивание теломер, и клетка может делиться бесконечно.
Укорочение теломер и рак
Де Ланге десятилетиями изучал теломеры, и идея о том, что укорочение теломер может помочь предотвратить рак, не нова. Однако это первый случай, когда исследователь разработал доказательство того, что он может предотвратить рак.
Врачи из Медицинского центра Университета Радбауд в Голландии, которые были знакомы с исследованиями де Ланге, помогли в этом прорыве. Они связались с ней, чтобы поделиться информацией о голландских семьях с «поразительной семейной историей рака».
В этих семьях также была мутация гена TINF2. Ген TINF2 контролирует белок TIN2, который отвечает за длину теломер.
Изабель Шмутц, научный сотрудник Women & Science, создала клетки с этой мутацией в лаборатории де Ланге. Хотя сначала клетки казались здоровыми, ученые заметили проблему с теломерами. Де Ланге описала теломеры как «слишком длинные» и отметила, что у пациентов теломеры «намного выше 99-го процентиля».
«Данные показывают, что если вы родились с длинными теломерами, вы подвергаетесь большему риску заболеть раком», утверждает де Ланге.
«Мы видим, как потеря функции супрессора у теломер в этих семьях приводит к раку груди, колоректальному раку, меланоме и раку щитовидной железы. Эти виды рака обычно блокировались бы укорочением теломер. Широкий спектр раковых заболеваний в этих семьях демонстрирует силу функции супрессора у теломер к подавлению развития опухолей».
Теломеры в раннем развитии
Прорыв в сокращении теломер может помочь в разработке инновационных стратегий профилактики и лечения рака в будущем. Однако де Ланге отмечает, что новое исследование теломер в настоящее время может быть актуальным только на раннем этапе развития плода.
«Мы предполагаем, что мутации TINF2 вызывают рак в первые недели или месяцы после оплодотворения», пишет исследователь. «TINF2 будет геном-супрессором опухоли с очень специфическим окном возможностей, проявляющим свой эффект на ранней стадии развития, но не позже».
Тем не менее, более глубокое понимание того, как теломеры связаны с раком, является важным шагом в борьбе с раком.
«Регулирование теломер — это фундаментальная проблема», говорит де Ланге. «И, работая над фундаментальной проблемой, мы в конечном итоге смогли понять происхождение человеческого заболевания».
