Ученым удалось визуализировать формирование хромосомных перестроек в раковых клетках

Ученым впервые удалось напрямую наблюдать события, приводящие к формированию хромосомных перестроек, часто наблюдаемых в опухолевых клетках. Перестройки, называемые транслокациями, возникают в результате образования на хромосоме разрывов и присоединения частей одной хромосомы к другой.

Результаты исследования, проведенного учеными Национального Онкологического Института (National Cancer Institute, NCI, США), опубликованы в журнале Science.

Хромосомные транслокации обнаружены в клетках почти всех типов рака и, как давно известно, могут играть важную роль в развитии заболевания. Однако, несмотря на многие годы исследований, процесс непосредственного формирования транслокаций в клетках оставался загадкой. Для исследования этого процесса ученые создали экспериментальную систему, в которой контролируемым способом вызывали образование разрывов ДНК на различных хромосомах в живых клетках. Используя непростую методику получения изображений, ученые смогли наблюдать, как разорванные концы хромосом правильно или неправильно соединялись внутри клеток.

Транслокации являются очень редкими событиями, и возможность наблюдать их появление в реальном времени появилась благодаря недавно доступной в NCI технологии, позволяющей следить за изменениями в тысячах клеток на протяжении длительного времени.

«Возможность увидеть этот фундаментальный процесс при развитии рака появилась только благодаря доступу к революционной технологии получения изображений», - говорит главный автор публикации Том Мистели (Tom Misteli).

В ходе работы ученые продемонстрировали, что транслокации в местах разрыва ДНК формируются в течение нескольких часов, и что этот процесс не зависит от стадии клеточного цикла, во время которой возникли разрывы. Клетки имеют механизм восстановления, который способен зафиксировать большинство разрывов ДНК, но все же в редких случаях возникают транслокации.

Для исследования роли механизма восстановления ДНК в формировании транслокаций ученые ингибировали ключевые компоненты системы ответа на повреждение ДНК. Они установили, что ингибирование одного из компонентов механизма ответа на повреждение ДНК, белка DNAPK-киназы, увеличивает частоту формирования транслокаций почти в 10 раз.

«Эти наблюдения позволили нам установить пространственно-временные рамки для выяснения механизмов, вовлеченных в формирование хромосомных транслокаций», - говорит Вассилис Рукос (Vassilis Roukos), доктор философии, сотрудник Национального Онкологического Института и ведущий исследователь работы.

«Теперь мы, наконец, можем начать непосредственно выяснять, как именно возникают эти фундаментальные особенности раковых клеток», - добавляет Мистели.

Исследование профинансировано Программой Интрамуральные Исследования (Intramural Research Program) Центра Исследования Рака при NCI.

В новом исследовании ученые напрямую наблюдали события, приводящие к формированию хромосомных аномалий, характерных для раковых клеток.
(Скриншот видеозаписи с YouTube) (Изображение предоставлено Национальным Онкологическим Институтом NCI)

По материалам National Cancer Institute (NCI) at NIH

Оригинальная статья:
V. Roukos, T. C. Voss, C. K. Schmidt, S. Lee, D. Wangsa, T. Misteli. Spatial Dynamics of Chromosome Translocations in Living Cells. Science, 2013; 341 (6146): 660 DOI: 10.1126/science.1237150