Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
С. Петранек
«Как мы будем жить на Марсе». Глава из книги


М. Кронгауз
«Русский язык на грани нервного срыва. 3D». Главы из книги


Б. Штерн
Ближайшие пригодные для жизни экзопланеты: где они, как их можно наблюдать и как их достичь


Р. Фишман
Истории мутантов: гомеозисные гены


С. Мац
Искривленное зеркало


Л. Полищук
Почему вымерли мамонты и гибнут сайгаки: история о вкладах


В. Кузык
Нос на батарейках


Д. Мамонтов
Взглянуть инопланетянам в глаза


А. Бердников
Машинная точность


Р. Фишман
Великий уравнитель







Главная / Новости науки версия для печати

Почему одни виды рака бывают часто, а другие редко


<b>Рис. 1.</b> Деление и дифференцировка стволовых клеток

Рис. 1. Деление и дифференцировка стволовых клеток. А — стволовые клетки, В — незрелые клетки-предшественники, С — зрелые дифференцированные клетки. 1 — симметричное деление стволовых клеток, 2 — асимметричное деление стволовых клеток, 3 — деление клеток-предшественников, 4 — конечная дифференцировка. Рисунок с сайта en.wikipedia.org

Уже более ста лет врачам известно, что в некоторых типах тканей раковые опухоли возникают сравнительно часто, а в других — намного реже, иногда в миллионы раз. До сих пор этому факту не было убедительного объяснения. Авторы рассматриваемой работы показали, что вероятность образования опухоли может быть связана с общим количеством делений нормальных стволовых клеток, присутствующих в любой самообновляющейся ткани. И, по-видимому, только треть форм рака связана с факторами риска окружающей среды или с наследственной предрасположенностью.

Риск человека на протяжении жизни заболеть раком того или иного органа различается во много раз. Так, вероятность рака легких составляет ~7%, а рака хряща гортани — ~0,00072%. Некоторые из этих различий связаны с хорошо известными факторами риска: курением, употреблением алкоголя, ультрафиолетовым излучением, хроническими инфекциями, вызванными вирусами папилломы или гепатита С, и др. Но эти факторы риска не объясняют, почему, например, в различных участках пищеварительного тракта вероятность возникновения рака может отличаться в 24 раза (4,82% в толстом кишечнике и 0,20% в тонком). Или почему частота рака тонкого кишечника, подвергающегося воздействию многих факторов риска, в 3 раза меньше, чем некоторых опухолей мозга, огражденного гемато-энцефалическим барьером?

Другой хорошо известный провокатор рака — это врожденные генетические аномалии. Наследственный компонент свойственен 5–10% раков. И опять-таки, наследственная мутация гена АРС (аденоматозного полипоза кишечника, см. Adenomatous polyposis coli) предрасполагает к раку как толстого, так и тонкого кишечника. Но рак толстого кишечника у носителей этой мутации встречается гораздо чаще, чем рак тонкого кишечника.

Поскольку ни факторы риска окружающей среды, ни наследственные факторы не объясняют различий в вероятности возникновения рака различных органов и тканей, Кристиан Томазетти (Cristian Tomasetti) и Берт Фогельштейн (Bert Vogelstein) из Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса исследовали влияние третьего возможного фактора — стохастического (случайного) возникновения мутаций при репликации геномной ДНК клеток. Достоверно установлено, что основной причиной рака являются приобретенные клетками генетические аномалии, на чем и основана общепризнанная теория канцерогенеза как следствия мутаций соматических клеток. Вероятность возникновения мутаций при каждой репликации для всех клеток млекопитающих практически одинакова. Поэтому концепция, принятая авторами, предусматривает строгую количественную корреляцию между числом делений клеток определенного класса на протяжении средней жизни человека и риском возникновения у него рака. Таким классом клеток являются стволовые клетки любой самообновляющейся ткани, за счет которых происходит ее самообновление.

Стволовые клетки составляют очень небольшую часть ткани. В результате деления стволовой клетки одна из клеток-потомков сохраняется как самообновление стволового клона, другая делится, подвергается дифференцировке и в конечном итоге из нее образуются зрелые клетки данной ткани (рис. 1). Авторы провели достаточно глубокий статистический анализ, сопоставив имеющиеся данные по количественной оценке числа делений стволовых клеток на протяжении жизни в 31 типе ткани с частотой возникновения раковых опухолей соответствующих тканей (рис. 2). С удивлением, как отмечают сами авторы, они обнаружили, что эти два совершенно различных параметра коррелируют с очень высокой степенью достоверности: коэффициент ранговой корреляции Спирмена равен 0,81, а линейный коэффициент корреляции Пирсона равен 0,804 при доверительном интервале 95% (это означает, что 65% — от 39% до 81% — вариаций риска возникновения рака в разных тканях может быть объяснено числом делений стволовых клеток в этих тканях). Ни один из известных факторов риска таким свойством не обладал. Таким образом, стохастический эффект репликации ДНК стволовых клеток представляется основным вкладом в формирование многих типов раковых опухолей человека.

Рис. 2. Соотношение между числом делений стволовых клеток и риском возникновения рака

Рис. 2. Соотношение между числом делений стволовых клеток в данной ткани на протяжении средней человеческой жизни и риском возникновения рака этой ткани. По оси абсцисс — общее число делений стволовых клеток. По оси ординат — риск возникновения рака. FAP — семейный аденоматозный полипоз, HCV — вирус гепатита С, HPV — вирус папилломы человека, CLL — хроническая лимфоцитарная лейкемия, AML — острая миелоидная лейкемия. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Далее авторы провели оценку доли вклада в генез различных раков факторов окружающей среды и врожденных мутаций по сравнению с эффектом репликации ДНК. В соответствии с полученными результатами типы раков разделили на две группы — с количественно выраженным существенным влиянием на онкогенез первой группы факторов (D-опухоли) и с ограниченным или минимальным их влиянием (R-опухоли, рис. 3).

Рис. 3. Стохастические факторы против факторов окружающей среды и наследственных факторов

Рис. 3. Стохастические (репликативные) факторы против факторов окружающей среды и наследственных факторов. Величины aERS (adjusted extra risk score — вычисленные показатели дополнительного риска) указаны для каждого из приведенных типов рака. Зеленым обозначены опухоли с негативным aERS — обусловленные стохастическим эффектом репликации ДНК стволовых клеток, синим — опухоли с положительным aERS. Рисунок из обсуждаемой статьи в Science

Таким образом, к двум известным факторам риска онкогенеза (компонентам внешней среды и врожденным мутациям) нужно добавить третий — ошибки репликации генома нормальных стволовых клеток. Последний может быть главным и при существенном влиянии первых двух. Так, при семейном аденоматозном полипозе кишечника вероятность развития рака толстой кишки в ~30 раз выше, чем рака двенадцатиперстной кишки. Возможно, это связано с тем, что клетки последней испытывают примерно в 150 раз меньше делений. Показательно, что у модельных мышей закономерность образования раковых опухолей обратная. При этом у них количество делений стволовых клеток толстого кишечника меньше, чем тонкого.

Результаты работы Томазетти и Фогельштейна могут иметь не только очевидное теоретическое, но и практическое значение. Возможно, придется скорректировать общую стратегию предотвращения и диагностики рака. Для D-раков большое значение должны иметь, во-первых, профилактика (исключение влияния негативных внешних факторов) и, во-вторых, ранняя диагностика. Для R-раков попытки профилактики будут, скорее всего, неэффективными, и следует сосредоточить усилия на ранней диагностике. А многим заболевшим раком, которые вели праведный и здоровый образ жизни, утешением, хотя и слабым, может служить факт, что их вины в заболевании нет и им просто не повезло.

Естественно, что эта неординарная публикация вызвала много откликов как ученых, так и общественности. Отклики ученых, как правило, положительны (см. статьи J. Couzin-Frankel The bad luck of cancer и Backlash greets “bad luck” cancer study and coverage в Science). Но, например, непонятно, почему авторы не рассматривают такие часто встречающиеся формы рака, как рак молочной железы или рак простаты. Возможно, для этих форм нет достаточного объема данных по стволовым клеткам. А многие журналисты, как часто бывает, не разобравшись, искажают суть дела. Так, факторы внешней среды и наследственность практически не влияют на 2/3 форм, а не случаев рака.

Видимо, столь широким резонансом вызвана и резкая реакция Всемирной организации здравоохранения, озабоченной тем, что эта статья может быть неправильно истолкована и отвлечет внимание от поиска причин того или иного рака и способов его предотвращения (см. Most types of cancer not due to “bad luck”, в русском заголовке даже доходящая до абсурда: В ВОЗ отвергли утверждения о том, что основная причина возникновения рака — генетические мутации). Однако Международное агентство по изучению рака не может отрицать генетические мутации как достоверно установленную причину рака. А Берт Фогельштейн, хорошо известный благодаря своим пионерским исследованиям по молекулярной биологии рака, вряд ли стал бы публиковать сырые результаты.

Источник: Cristian Tomasetti, Bert Vogelstein. Cancer etiology. Variation in cancer risk among tissues can be explained by the number of stem cell divisions // Science. 2015. V. 347. P. 78–81.

Вячеслав Калинин

Комментарии (4)



Последние новости: ОнкологияМедицинаВячеслав Калинин

29.07
Систему противовирусной защиты можно применить для эффективной иммунотерапии рака
10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
13.05
Удалось проследить зарождение и развитие меланомы от первой раковой клетки
7.04
Клетки глиобластомы соединены сетью микротрубок, обеспечивающих рост опухоли и ее устойчивость к терапии
16.02
Биспецифические антитела могут уничтожать скрытые резервуары ВИЧ-инфекции
12.01
Локализацию метастазов определяют интегрины опухолевых экзосом
3.12
Рибопереключатели — новая мишень для антибиотиков
11.11
Главный борец с опухолями ген ТР53 может превращаться в онкоген
14.10
Есть ли у нас шансы на победу над гепатитом C?
7.10
Нобелевская премия по физиологии и медицине — 2015

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Аркадий Курамшин, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Антон Морковин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Павел Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Александр Храмов, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия