Kreftceller skylder kanskje noe av deres destruktive natur til unikt, "smultringformet" DNA, ifølge en ny studie.
Studien som ble publisert i dag (20. november) i tidsskriftet Nature, fant at DNA i noen kreftceller ikke pakker seg inn i trådlignende strukturer som det gjør i sunne celler - snarere at arvestoffet brettes inn i en ring- som form som gjør kreften mer aggressiv.
"DNA formidler informasjon ikke bare i sin sekvens, men også i sin form," sa co-seniorforfatter Paul Mischel, professor i patologi ved University of California i San Diego.
Som du kanskje husker fra biologiklasse, er det meste av vårt DNA tett pakket inne i cellens kjerner i strukturer kjent som kromosomer. Nesten alle celler har 23 par kromosomer, som hver består av 1,82 meter DNA tett viklet rundt grupper av proteiner som fungerer som et stillas.
Denne syltetiske strukturen gjør det mulig for noen gener å være tilgjengelige med molekylene som "leser" og utfører de genetiske instruksjonene, mens andre gener forblir skjult. Hva som resulterer er høyt regulerte maskiner som holder cellen fra å utføre uønskede genetiske instruksjoner og fra å replikere (opprette nye "datterceller") på en uberegnelig måte.
"Alt vi har lært om genetikk, sier at endringene bør gå sakte," sa Mischel til Live Science. Men for mange år siden fant Mischel og teamet hans ut at svulstene "så ut til å være i stand til å endre seg i en viss type hjernekreft som kalles glioblastoma," som bare gir ingen mening. " Tumorcellene, som de delte seg i datterceller, så ut til å på en eller annen måte forsterke uttrykket av onkogener - gener som kan transformere en vanlig celle til en kreft.
Det viste seg at noen av disse forsterkede kopiene av onkogener hadde "løsnet seg fra kromosomer," sa Mischel. Etter å ha gått løs fra kromosomene, hang de på andre biter av DNA inne i cellen, ifølge et papir forfatterne publiserte i tidsskriftet Science i 2014. De fant da ut at disse "ekstrakromosomale" DNA-bitene (ecDNA) faktisk forekommer i nesten halvparten av kreft i mennesker, men har sjelden blitt påvist i sunne celler, rapporterte forfatterne i en artikkel publisert i tidsskriftet Nature i 2017.
I denne nye studien fant de ut hvorfor ecDNA er så robust. En kombinasjon av avbildning og molekylær analyse avdekket at disse DNA-bitene er pakket rundt proteiner i en ringform, lik det sirkulære DNAet som finnes i bakterier.
Denne ringformen gjør det mye enklere for cellens maskineri å få tilgang til en mengde genetisk informasjon - inkludert onkogenene - slik at den raskt kan transkribere og uttrykke dem (for eksempel instruere en sunn celle om å bli kreftsyk), sa Mischel. Denne enkle tilgjengeligheten gjør at tumorceller kan generere store mengder svulstfremmende onkogener, utvikle seg raskt og tilpasse seg lett til et skiftende miljø.
Dessuten fant forskerne at i motsetning til sunne celler som deler ut genene sine til dattercellene på en regelmessig og forventet måte, distribuerer disse kreftcellene deres ecDNA på tilfeldige måter. Det er som "en fabrikk for å pumpe tonn og tonn onkogener", noe som fører til at noen datterceller mottar flere kopier av onkogener i en enkelt celledivisjon, sa Mischel.
"Dette er en veldig spennende studie," sa Feng Yue, direktør for Center for Cancer Genomics ved Northwestern University Lurie Cancer Center, som ikke var involvert i forskningen. "Dette arbeidet representerer en konseptuell fremgang av hvordan ecDNA bidrar til onkogenese i kreft hos mennesker."
Mischel, og noen av de andre studieforfatterne er medstiftere av Boundless Bio Inc., et selskap som forsker på ec-DNA-baserte terapier. Studier medforfatter Vineet Bafna er også medgründer og har en eierandel i selskapet Digital Proteomics, men forfatterne hevder at ingen av selskapene var involvert i denne forskningen.
