Kræfteceller skylder muligvis noget af deres destruktive natur til unikt, "doughnutformet" DNA, ifølge en ny undersøgelse.
Undersøgelsen, der blev offentliggjort i dag (20. november) i tidsskriftet Nature, fandt, at DNA i nogle kræftceller ikke pakker sig ind i trådlignende strukturer, som det gør i sunde celler - snarere foldes det genetiske materiale ind i en ring- lignende form, der gør kræften mere aggressiv.
"DNA formidler information ikke kun i dets rækkefølge, men også i sin form," sagde co-seniorforfatter Paul Mischel, professor i patologi ved University of California i San Diego.
Som du måske husker fra biologiklasse, er det meste af vores DNA pakket tæt inde i cellens kerner i strukturer, der er kendt som kromosomer. Næsten alle celler har 23 par kromosomer, som hver består af 1,82 meter DNA omkring 6 meter tæt viklet omkring grupper af proteiner, der tjener som et stillads.
Denne syltetøjspakkede struktur gør det muligt for nogle gener at være tilgængelige af molekylerne, der "læser" og udfører de genetiske instruktioner, mens andre gener forbliver skjult. Hvilke resultater er meget reguleret maskiner, der forhindrer cellen i at udføre uønskede genetiske instruktioner og fra at replikere (oprette nye "datterceller") på en uberegnelig måde.
"Alt, hvad vi har lært om genetik, siger, at ændringerne skal være langsomme," fortalte Mischel til Live Science. Men for mange år siden fandt Mischel og hans team, at tumorer "syntes at være i stand til at ændre sig i en bestemt type hjernekræft kaldet glioblastoma, som bare ikke gav mening." Tumorcellerne, som de delte sig i datterceller, syntes på en eller anden måde at forstærke ekspressionen af onkogener - gener, der kan omdanne en regelmæssig celle til en kræftformet.
Det viste sig, at nogle af disse forstærkede kopier af onkogener havde "løsrevet sig fra kromosomer," sagde Mischel. Efter at have løsrevet sig fra kromosomerne, hang de på andre stykker DNA inde i cellen, ifølge et papir, som forfatterne offentliggjorde i tidsskriftet Science i 2014. De fandt derefter ud af, at disse "ekstrakromosomale" DNA-stykker (ecDNA) faktisk forekommer i næsten halvdelen af humane kræftformer, men sjældent er blevet påvist i raske celler, rapporterede forfatterne i en artikel, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nature i 2017.
I denne nye undersøgelse regnede de ud, hvorfor ecDNA er så robust. En kombination af billeddannelse og molekylær analyse afslørede, at disse stykker DNA er indpakket omkring proteiner i en ringform, svarende til det cirkulære DNA, der findes i bakterier.
Denne ringform gør det meget lettere for cellens maskiner at få adgang til en række genetiske oplysninger - inklusive onkogenerne - så den hurtigt kan transkribere og udtrykke dem (for eksempel instruere en sund celle om at blive kræftagtig), sagde Mischel. Denne lette tilgængelighed gør det muligt for tumorceller at generere store mængder tumorfremmende onkogener, udvikle sig hurtigt og tilpasse sig let til et skiftende miljø.
Hvad mere er, forskerne fandt, at i modsætning til sunde celler, der deler deres gener ud til deres datterceller på en regelmæssig og forventet måde, distribuerer disse kræftceller deres ecDNA på tilfældige måder. Det er som "en fabrik til pumpning af tons og tonsvis af onkogener", der fører til, at nogle datterceller modtager flere kopier af onkogener i en enkelt celledeling, sagde Mischel.
"Dette er en meget spændende undersøgelse," sagde Feng Yue, direktør for Center for Cancer Genomics ved Northwestern University Lurie Cancer Center, som ikke var involveret i forskningen. "Dette arbejde repræsenterer en konceptuel udvikling af, hvordan ecDNA bidrager til onkogenese i kræft hos mennesker."
Mischel, og nogle af de andre undersøgelsesforfattere er medstiftere af Boundless Bio Inc., et firma, der forsker på ec-DNA-baserede terapier. Undersøgelse medforfatter Vineet Bafna er også medstifter og har en kapitalandel i virksomheden Digital Proteomics, men forfatterne hævder, at ingen af virksomhederne var involveret i denne forskning.
