Nowotwory łatwo uodparniają się na leki za sprawą pozachromosomowego DNA

Nowotwory są niezwykle uciążliwe, w dużej mierze dlatego, że niektóre z nich mają wyjątkowy talent do radzenia sobie ze skierowanymi przeciwko nim terapiami. Niedawno naukowcy zorientowali się, skąd może brać się ten talent – z DNA, które komórki nowotworowe przechowują poza chromosomami.
Większość DNA naszych organizmów przechowywana jest w chromosomach. W sumie każda komórka (poza komórkami płciowymi) posiada 46 chromosomów, określanych jako 23 pary, z której jedna stanowi parę chromosomów płciowych. Pozostałe chromosomy (22 pary) to tak zwane autosomy. Wszystkie chromosomy znajdują się w jądrze komórkowym. Ponadto, w ludzkich komórkach znajduje się jeszcze mitochondrialne, koliste DNA, mieszczące się w mitochondriach.
Bardzo rzadko, na pozachromosomowe, koliste DNA można natrafić także w innych częściach komórki. Choć zazwyczaj te fragmenty DNA są krótkie, czasem mogą posiadać nawet 20 tysięcy par zasad, które są kopiami niektórych sekwencji DNA chromosomowego. Jakie jest ich zadanie? Nikt nie jest tego pewien. Podejrzewa się jedynie, że ich obecność może w jakiś sposób poprawiać stabilność biblioteki DNA.
Już od lat 90. XX wieku tego typu fragmenty DNA wykrywano w cytoplazmie komórek części nowotworów, jednak do niedawna nie istniały narzędzia, które pozwoliłby na dokładne zbadanie ich funkcji. Dopiero w 2014 roku Paul Mischel z Ludwig Institute for Cancer Research odkrył, że pozachromosomowe DNA odgrywa kluczową rolę w uodparnianiu się rodzaju nowotworu mózgu – glejaka wielopostaciowego – na pewne leki. Wcześniej naukowcy nie przykładali wagi do lokalizacji danych genów, natomiast odkrycie dokonane przez Mischela sugeruje, że umiejscowienie genu może być nawet ważniejsze niż to, jaką pełni rolę.
W ramach ostatnich badań zespół Mischela przeanalizował kilka tysięcy komórek pochodzących z 117 linii komórek nowotworowych pobranych od pacjentów, 8 próbek zdrowych komórek pochodzących od innych osób oraz próbek zdrowych ludzkich komórek pochodzących z 10 linii komórkowych. Korzystając z wielu narzędzi, których zazwyczaj używa się w dziedzinie cytogenetyki, genomiki oraz bioinformatyki, badacze wykryli pozachromosowe DNA w 40 procentach rodzajów nowotworów i 90 procentach komórek pochodzących z guzów mózgu człowieka, ale wcześniej przeszczepionych do organizmu zwierzęcia. Co najważniejsze, pozachromosomowe DNA (nie licząc mitochondrialnego) praktycznie nie występowało w zdrowych komórkach.
Następnie badacze postanowili dowiedzieć się, co właściwie skrywają te wolne fragmenty DNA. Sekwencjonując genomy komórek nowotworowych, a także korzystając z techniki fluorescencyjnej hybrydyzacji in situ, naukowcy odkryli, że geny, które zazwyczaj wiąże się z tymi nowotworami, znajdują się również na DNA pozachromosomowym.
To DNA nie jest przekazywane komórkom potomnym zgodnie z zasadami, które dotyczą DNA znajdującego się w chromosomach oraz w mitochondriach. Komórki potomne mogą odziedziczyć jego część, ale z drugiej strony – mogą nie pozyskać jego ani jednej cząsteczki. Aby zasymulować to, w jaki sposób pozachromosomowe DNA może być rozprowadzane podczas mitozy komórek nowotworowych, stworzono specjalne modele komputerowe. Część komórek guza może posiadać więcej takiego DNA, a część mniej.
Komórki posiadające więcej pozachromosowego DNA mają większą szansę na to, że to DNA zawiera geny, które ułatwią im przeciwstawianie się lekom skierowanym przeciw nim. W związku z tym, podczas chemioterapii często zwalczamy większość komórek nowotworowych, natomiast część z nich, którym się „poszczęściło”, przeżywa i może stworzyć guz od nowa.
Nie są to dobre wieści, ale wiedza tego typu z pewności jest przydatna. Dzięki niej w przyszłości być może uda nam się opracować skuteczniejsze narzędzia do walki z nowotworami.

Źródło: The Scientist