Большинство онкологических мутаций являются результатом ошибок при копировании ДНК.

Большинство онкологических мутаций являются результатом ошибок при копировании ДНК.

Не до конца понятно, почему у одних людей развивается рак, а у других — нет. Существуют факторы риска, связанные с образом жизни и окружающей средой, которые повышают вероятность развития рака, такие как курение, употребление алкоголя, ожирение и воздействие вредных химических веществ.

Хотя этих факторов риска можно избежать, чтобы снизить риск заболевания раком, большинство случаев заболевания раком приходится на людей без известных факторов риска и без семейной истории болезни.

Для людей, которые пытаются активно снизить свои шансы заболеть, ведя здоровый образ жизни и избегая известных факторов риска, но при этом продолжают страдать раком, они могут задаться вопросом, что они делают не так. Берт Фогельштейн, содиректор Людвигского центра онкологии Джона Хопкинса говорит: «Это не ваша вина. Ничто из того, что ты сделал или не сделал, не было причиной твоей болезни.»

Даже при самых лучших намерениях в отношении здоровья рак может развиваться из-за ошибок, которые возникают, когда клетки делятся, образуя новые клетки.

Стратегии раннего обнаружения могут быть направлены на борьбу с раком, вызванным ошибками копирования.

Команда онкологического центра Джона Хопкинса Киммела провела исследование, чтобы выяснить, какие мутации в ДНК при копировании рака являются причиной ошибок. Их результаты были опубликованы в журнале Science.

«Известно, что мы должны избегать факторов окружающей среды, таких как курение, чтобы снизить риск заболевания раком. Но не так хорошо известно, что каждый раз, когда нормальная клетка делится и копирует свою ДНК для получения двух новых клеток, она совершает множество ошибок, — говорит Кристиан Томасетти, доктор философии, доцент биостатистики онкологического центра Джона Хопкинса и школы общественного здравоохранения Джона Хопкинса в Блумберге.

«Эти ошибки копирования являются мощным источником онкологических мутаций, которые исторически недооценивались с научной точки зрения, и эта новая работа дает первую оценку части мутаций, вызванных этими ошибками», — добавляет он.

«Мы должны продолжать призывать людей избегать экологических факторов и образа жизни, которые повышают риск развития онкологических мутаций», — говорит Фогельштейн. «Однако многие люди все еще будут страдать раком из-за этих случайных ошибок копирования ДНК, и срочно необходимы более совершенные методы обнаружения всех онкологических заболеваний на более ранних стадиях, пока они еще излечимы».

Исследования Томашетти и Фогельштейна совпадают с предыдущими исследованиями, согласно которым около 40% случаев рака можно предотвратить, «избегая нездорового образа жизни и окружающей среды».

Исследователи утверждают, что, хотя усилия по снижению экологических факторов риска будут иметь значительное влияние на заболеваемость раком, новое исследование подчеркивает, что мало внимания уделяется стратегиям раннего выявления рака, которые позволят справиться со значительным количеством онкологических заболеваний, вызванных ошибками копирования ДНК. «Эти раковые заболевания возникают независимо от того, насколько благоприятна окружающая среда», — объясняет Фогельштейн.

Мутации при раке, вызванные ошибками копирования ДНК, были расследованы

Были отмечены мутации, которые стоят за аномальным ростом клеток у 32 типов рака. По мнению исследователей, для возникновения рака обычно требуется две или более критических мутаций генов. Эти мутации могут быть вызваны наследственными генами, окружающей средой или случайными ошибками копирования ДНК.

Группа разработала новую математическую модель, используя данные секвенирования ДНК из Атласа генома рака и эпидемиологические данные из базы данных Cancer Research UK, чтобы выяснить, какая часть мутаций рака вызвана ошибками копирования ДНК.

Используя математическую модель, Томасетти и Фогельштейн могли бы суммировать критические мутации в каждом из 32 типов рака и определить, какой процент мутаций был вызван ошибками копирования ДНК, окружающей средой и наследственными факторами. Например, для рака поджелудочной железы, когда критические мутации были сложены вместе, 77% были результатом случайных ошибок копирования ДНК, 18% были вызваны факторами окружающей среды и 5% — наследственностью.

При раке костей, мозга и простаты более 95% мутаций были вызваны случайными ошибками копирования ДНК.

Рак легких, напротив, нарисовал иную картину: 65% мутаций были вызваны факторами окружающей среды, в основном курением. Остальные 35% мутаций объясняются ошибками копирования. Не считается, что наследственные факторы влияют на развитие рака легких.

В целом, по оценкам группы, 66% онкологических мутаций в 32 типах рака вызваны случайными ошибками копирования ДНК, 29% — образом жизни и факторами окружающей среды, а остальные 5% обусловлены наследственными факторами.

Сильная корреляция между заболеваемостью раком и нормальным делением клеток

Томашетти, Фогельштейн и его коллеги сравнили причины, по которым происходят мутации, с причинами «опечаток» при печатании 20 томов книги. Типы часто случаются, когда люди устают, представляют факторы окружающей среды, или если ключ на клавиатуре отсутствует или застрял, представляя унаследованные факторы. Некоторые типографские ошибки случаются случайно, что представляет собой ошибки копирования ДНК.

» Вы можете уменьшить вероятность типографских ошибок, убедившись, что не засыпаете при наборе текста и что клавиатура не пропускает некоторые клавиши. Но опечатки все равно будут возникать, потому что никто не может печатать идеально. Аналогичным образом, мутации будут происходить независимо от того, в какой бы среде вы ни находились, но вы можете предпринять шаги для минимизации этих мутаций, ограничив свое воздействие опасных веществ и нездоровый образ жизни».

Исследователи сравнили общее число делений стволовых клеток со всемирными данными о заболеваемости раком. Они обнаружили сильную корреляцию между заболеваемостью раком и нормальным делением клеток в 17 типах рака, несмотря на состояние окружающей среды или экономическое развитие стран.

Чем больше клеток разделяются, тем выше вероятность того, что ошибки копирования ДНК будут происходить в клетках органа. Эти ошибки будут приобретать еще большее значение по мере того, как «общества сталкиваются со старением населения», среди которых клетки получают возможность производить все большее количество ошибок копирования, заключает Томашетти.