Nowy marker raka może pomóc w wcześniejszym wykryciu

W porównaniu ze swoimi zdrowymi kuzynami komórki rakowe są chaotycznym bałaganem, często mają dodatkowe chromosomy, nieprawidłowe kształty i inne dziwne cechy. Teraz naukowcy odkryli dziwną cechę, która wydaje się być unikalna dla komórek rakowych: długie odcinki powtarzalnego RNA, znane jako satelity. Wstępne badania sugerują, że satelity pojawiają się na wczesnym etapie rozwoju raka, co może ostatecznie pomóc we wczesnym wykrywaniu.

Wczesne ostrzeżenie: Komórki rakowe zawierają wysokie stężenia powtarzających się odcinków RNA znanych jako satelity (ciemne zabarwienie wskazane strzałką na dolnym obrazie), podczas gdy zdrowe komórki (u góry) nie.

To bardzo ciekawe i prowokujące odkrycie, mówi Stuart Orkin , przewodniczący onkologii dziecięcej w Dana-Farber Cancer Institute, który nie był zaangażowany w badania. Sugeruje to masowe zmiany w ekspresji genów w komórkach rakowych, które były wcześniej nierozpoznane. Wskazuje, w jaki sposób chromatyna (masa DNA i białek tworzących chromosomy) oraz ekspresja genów w komórkach rakowych są obłąkane w sposób globalny.

Dawida Tinga, Daniel Haber , a współpracownicy z Massachusetts General Hospital odkryli markery przez przypadek, gdy Ting badał RNA z komórek nowotworowych. DNA kodujące geny jest zwykle transkrybowane do RNA, które jest następnie tłumaczone na białka. Ting był zaskoczony pojawieniem się cząsteczek RNA, których sekwencja nie odpowiadała genom. Odkrył, że sekwencje odpowiadają satelitom, odcinkom powtarzalnego DNA, które są transkrybowane na RNA, ale nigdy nie tłumaczone na białka.

Byliśmy zaskoczeni, gdy odkryliśmy, że [satelity] ulegają ekspresji w dużych ilościach w tkance nowotworowej w porównaniu z normalną tkanką, mówi Ting. Dalsze testy w tkance nowotworowej myszy i człowieka ujawniły wysoki poziom satelitów w różnych typach nowotworów, w tym w raku płuc, nerki, jajnika, prostaty i trzustki.

To fascynujące odkrycie, ponieważ nie ma precedensu w znalezieniu pojedynczej klasy [DNA], która ma jednorodną nadekspresję w różnych typach raka, mówi Bert Vogelstein , profesor onkologii i patologii w Sidney Kimmel Comprehensive Cancer Center na Johns Hopkins University. Wydaje się to być prawdą w przypadku praktycznie każdego raka, na który patrzyli.

Chociaż naukowcy od lat wiedzą o istnieniu powtórzeń satelitarnych w genomie — stanowią one około pięciu procent genomu — rola, jaką odgrywają one w zdrowych komórkach, jest nadal niejasna. Przez długi czas ludzie ignorowali to, myśląc, że to pozostałości DNA, mówi Ting. W rzeczywistości większość oprogramowania używanego do analizy sekwencji DNA ma na celu wyeliminowanie tych fragmentów z ich analizy, mówi.

Naukowcy wiedzą, że satelity ulegają ekspresji podczas rozwoju płodowego i uważa się, że pomagają chromosomom w normalnym podziale. To podobieństwo między komórkami rakowymi a komórkami embrionalnymi – oba mogą się intensywnie rozmnażać – może wskazywać na rolę, jaką satelity odgrywają w raku. W jakiś sposób rak znalazł sposób na cofnięcie się, przejęcie programu z wczesnych etapów rozwoju w celu złośliwego użytku, mówi Ting.

Jednak naukowcy nie wiedzą jeszcze, czy satelity odgrywają kluczową rolę w rozwoju raka, czy tylko odzwierciedlają jakiś inny złośliwy proces. Może to być analogiczne do, na przykład, antygenu specyficznego dla prostaty (PSA), który występuje w dużych ilościach w komórkach raka prostaty, ale nie odgrywa roli w raku. Tak czy inaczej, mają nadzieję, że powtarzające się sekwencje dostarczą nowego biomarkera do diagnozowania raka.

Jeśli naukowcy potwierdzą, że ekspresja satelitarna jest wysoce skoncentrowana tylko w komórkach nowotworowych w tkankach dorosłych, mogą być w stanie dokładnie zdiagnozować raka na podstawie bardzo małych ilości tkanek, takich jak komórki pobrane podczas biopsji igłowych. Zespół Ting wykonał już wstępne testy na komórkach pobranych w biopsjach igłowych raka trzustki. Dzięki fluorescencyjnej sondzie molekularnej zaprojektowanej do wiązania się z satelitami można zobaczyć, jak zapalają się komórki rakowe, podczas gdy komórki nienowotworowe nie, mówi Ting. Obecnie patolodzy analizują komórki głównie na podstawie ich wyglądu pod mikroskopem, a ich ocena może być bardzo zróżnicowana.

Zespół Tinga odkrył również wysokie stężenie satelitów w typie komórki przedrakowej poprzedzającej raka trzustki. To oznacza, że ​​satelity są włączane stosunkowo wcześnie w rozwoju raka, mówi Ting. Jeśli tak, ma nadzieję, że można je wykorzystać do wczesnego wykrywania raka. Teraz staramy się wyczuć krajobraz. W jakim odsetku innych nowotworów występuje to zjawisko? Wydaje się, że jest to powszechne, ale nie mamy liczb.

Naukowcy twierdzą, że byli w stanie dokonać tego odkrycia po części ze względu na rodzaj używanego sekwensera — jeden z firmy Helicos Biosciences, który odczytuje pojedyncze cząsteczki DNA i RNA, pozwolił naukowcom policzyć liczbę cząsteczek RNA obecnych w próbkach. Większość innych sekwenserów dostępnych na rynku musi replikować badane cząsteczki RNA lub DNA przed ich sekwencjonowaniem.

Ting ma nadzieję, że inni naukowcy zaczną szukać satelitów we własnych próbkach. Uważamy, że jest to pierwszy krok w kierunku nowego obszaru badań nad rakiem, mówi.

ukryć