Ученые узнали новые факты о механизмах развития рака

Международная группа ученых представила результаты исследования, посвященного изучению механизмов повреждений ДНК, которые превращаются в мутации и в результате приводят к развитию рака. Оказалось, что многие мутации вызываются не ошибками при удвоении ДНК, как считалось ранее, а повреждениями хрупкой молекулы еще до удвоения.

Идея биоинформатиков из ведущих институтов США, Франции и России получила свое подтверждение во время экспериментальной части работы, ключевую роль в которой сыграла инженер-исследователь Института трансляционной биомедицины СПбГУ Наталия Аккуратова. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Genetics.

Принято считать, что мутации возникают в результате ошибок в процессе репликации ДНК (удвоение цепи происходит перед делением клетки) или из-за ошибок во время ее репарации — процесса «починки» повреждений. Другой потенциальный источник мутаций — нерепарированные повреждения ДНК, которые могут возникать под воздействием мутагенов: так, например, ультрафиолет приводит к меланоме.

В данном исследовании было показано, что существенная часть мутаций возникает как следствие повреждений ДНК, возникших до репликации. Элегантный биоинформатический анализ продемонстрировал, что, хотя повреждения ДНК образуются на лидирующей и отстающей цепях с равной вероятностью, все же чаще они становятся мутациями на отстающей цепи. Этот процесс приводит к наследственным и раковым мутациям.

Инженер-исследователь Института трансляционной биомедицины СПбГУ Наталия Аккуратова

Так как биоинформатический анализ показал, что репликационная материя взаимодействует с повреждениями ДНК, ученые решили проверить этот результат экспериментально. Они увеличили временную задержку между индукцией повреждений (в данном случае обработкой ультрафиолетом) и репликацией, чтобы дать клеткам больше времени на репарацию.

Исследование поддержано грантом РНФ № 16-15-10273.

Для этого Наталия провела следующий эксперимент: она взяла две группы фибробластов (клетки соединительной ткани), одну из которых облучила ультрафиолетом (экспериментальная группа), получив модель меланомы, а другую — нет. Затем каждую группу Наталия поделила еще на две подгруппы. В одну из контрольных и экспериментальных подгрупп исследователь добавила росковитин — вещество, останавливающее деление клеток, — а во второй группе клетки делились нормально.

«В итоге выяснилось, что двухдневная задержка деления клеток уменьшила количество мутаций, вызванных ультрафиолетом, в 30 раз, что подтвердило выдвинутую теорию: накопление мутаций, источником которых являются повреждения ДНК, в основном происходит во время репликации. Уточненное понимание механизмов мутагенеза позволит в будущем лучше понять развитие онкологических заболеваний, а значит — позволит разрабатывать более эффективные средства их лечения и профилактики», — отметила Наталия Аккуратова.