Биоинженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего обнаружили, что в развитии рака могут участвовать кластерные мутации, происходящие в определенных участках генома. Эти мутации ответственны за развитие 10% случаев раковых заболеваний и могут быть использованы для того, чтобы предсказать выживаемость пациентов. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Случайные мутации происходят в геноме постоянно, однако некоторые из них могут быть замешаны в важных процессах. Например, существуют кластерные соматические мутации. Это несколько мутаций, которые происходят в определенных участках генома. Так как они соматические, они не передаются потомству. Обычно такие мутации вызваны внутренними или внешними факторами, такими как старение или воздействие ультрафиолетом.
Американские биоинженеры обнаружили, что кластерные мутации могут участвовать в процессе развития рака. Они получили геномные данные 2500 онкопациентов, при этом в общем счете в исследовании было рассмотрено около 30 разных видов рака. С помощью технологии искусственного интеллекта исследователи создали карту всех мутаций (кластерных и нет) в геномах этих пациентов. При этом алгоритм искусственного интеллекта не только определял наличие кластерных мутаций у того или иного пациента, но и пытался вычислить причину их возникновения.
Так исследователи выяснили, что около 10% случаев раковых заболеваний связано с кластерными мутациями. Кроме того, ученые обнаружили, что кластерные мутации в генах, традиционно ассоциируемых с развитием рака, можно использовать для предсказания выживаемости пациента. Например, наличие кластерных мутаций в гене BRAF (наиболее распространенный ген, определяющий развитие меланомы) связано с лучшей выживаемостью пациентов. Наличие таких мутаций в гене EGFR (наиболее распространенный ген, определяющий развитие рака легких), напротив, связано с худшей выживаемостью.
Ученые также смогли определить факторы, которые могут вызывать кластерные мутации. К ним относятся воздействие УФ-лучей, употребление алкоголя, курение и т. д. Однако наиболее интересен другой фактор — работа антивирусных ферментов APOBEC3. Эти ферменты находятся внутри клеток и уничтожают проникающие внутрь вирусы. Однако в раковых клетках эти ферменты приносят больше вреда, чем пользы. Дело в том, что раковые клетки обычно изобилуют кольцевыми молекулами внехромосомной ДНК. Согласно гипотезе ученых, ферменты ошибочно принимают эти молекулы за вирусную ДНК и модифицируют ее. Из-за этого во внехромосомной ДНК накапливаются кластерные мутации. Они ускоряют развитие рака и даже могут быть связаны с развитием лекарственной устойчивости у опухолей. Ученые назвали такие кластерные мутации в кольцевых молекулах ДНК «циклонами».
«Это совершенно новый аспект онкогенеза. Он может стать основой новых подходов к терапии. Возможно, для лечения рака следует ограничивать активность ферментов APOBEC3 и/или выбрать в качестве мишени внехромосомную ДНК», — пояснил Людмил Александров, профессор биоинженерии и клеточной и молекулярной медицины в Калифорнийском университете в Сан-Диего.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
