Разрывы ДНК ведут к накоплению мутаций в клетках и являются одной из причин онкологических заболеваний. Восстановление или, по научному, репарация ДНК может предотвратить мутации и развитие рака, но также может восстановить жизнеспособность поврежденных опухолевых клеток после химиотерапии и лучевой терапии. Коллектив ученых под руководством Антона Буздина, руководителя лаборатории трансляционной геномной биоинформатики МФТИ, изучил особенности репарации ДНК в раковых и нормальных клетках. Результаты исследования опубликованы в новом журнале Heliyon престижного научного издательства Cell Press.
Рассказывает научный сотрудник лаборатории трансляционной геномной биоинформатики МФТИ Марианна Золотовская:
«Давно известно парадоксальное поведение раковых клеток относительно механизмов репарации ДНК, то есть поддержания стабильности своего генома. С одной стороны, раковые клетки явно отличаются геномной нестабильностью: их ДНК изобилует мутациями и самыми разными перестройками. А с другой стороны, именно активация механизмов поддержания стабильности ДНК, то есть репарации, позволяет им выжить после лучевой терапии и химиотерапии и вызвать рецидив заболевания.
На экспериментальном массиве тканей щитовидной железы мы впервые исследовали тотальные профили активности всех известных репарационных путей: при раке, при доброкачественных опухолях и в образцах здоровой ткани. Мы обнаружили очень интересную закономерность: почти для всех репарационных путей наблюдалось значительное повышение уровня активности в ряду «норма — доброкачественная опухоль — рак».
«Тогда мы исследовали все имеющиеся в открытом доступе данные для нескольких десятков тысяч образцов разных видов рака, — продолжает заведующий лабораторией трансляционной геномной биоинформатики МФТИ Антон Буздин, — и обнаружили ту же картину, что и для рака щитовидки. В раковых образцах были активированы все пути репарации, но с одним важным исключением. Противоположным образом вели себя пути, осуществляющие своего рода “контроль качества” синтезированной ДНК непосредственно перед началом клеточного деления. В норме именно эти пути заставляют клетку либо “починить” ДНК, либо, если она не справилась, умереть.
Оказалось, что в опухолевых клетках все работает совсем по-другому: клетка синтезирует ДНК и делится в усиленном режиме, так же аврально работают и базовые системы репарации — чтобы хоть как-то сохранить хромосомную организацию ДНК и в то же время выдержать этот навязанный противоестественно высокий темп. А вот механизмы контроля качества ДНК оказываются уже не нужны — иначе всем новым раковым клеткам пришлось бы просто умереть. Именно это и показали наши исследования, тем самым объяснив известный парадокс ДНК-репарации в опухолях».
DNA repair pathway activation features in follicular and papillary thyroid tumors, interrogated using 95 experimental RNA sequencing profiles. Vladimirova U, Rumiantsev P, Zolotovskaia M, Albert E, Abrosimov A, Slashchuk K, Nikiforovich P, Chukhacheva O, Gaifullin N, Suntsova M, Zakharova G, Glusker A, Nikitin D, Garazha A, Li X, Kamashev D, Drobyshev A, Kochergina-Nikitskaya I, Sorokin M, Buzdin A. Heliyon. 2021 Mar 13;7(3):e06408. doi: 10.1016/j.heliyon.2021.e06408.
