Rakovina má vlastný systém učenia: Takto si nádory pamätajú, ako prežiť chemoterapiu
Vedci opisujú, ako si rakovinové bunky môžu bez zmeny DNA „pamätať“ úspešné prežitie liečby. Kľúčovú úlohu majú proteíny AP-1, ktoré môžu nádoru pomáhať prispôsobiť sa chemoterapii a získať odolnosť.
Chemoterapia často zaberie, no pri mnohých nádoroch to nebýva definitívne víťazstvo. Po počiatočnom ústupe sa totiž rakovina môže vrátiť v odolnejšej forme, akoby si z predchádzajúceho útoku niečo odniesla. Vedci z NYU Langone Health teraz navrhli mechanizmus, ktorý by mohol vysvetliť, prečo sa to deje.
Nová štúdia publikovaná v prestížnom časopise Nature približuje mechanizmus, ktorý funguje úplne inak, ako si onkológovia mysleli.
Bunky experimentujú so svojimi génmi
Doteraz sa vedci domnievali, že odolnosť voči liečbe vzniká hlavne kvôli zriedkavým mutáciám v DNA. Nový model však ukazuje niečo úplne iné.
Rakovinové bunky dokážu zapínať a vypínať svoje gény bez toho, aby menili DNA kód. Testujú rôzne kombinácie génovej aktivity, kým nenatrafia na tú správnu, tú, ktorá im pomôže prežiť útok chemoterapie.
„Myslíme si, že existuje mechanizmus, vďaka ktorému sa bunky dokážu prispôsobovať priamo počas liečby. To by mohlo vysvetľovať, prečo sa pokročilé formy rakoviny stávajú takmer neliečiteľnými,“ hovorí profesor Itai Yanai z NYU Langone.
Kľúčom k tomuto procesu je skupina proteínov AP-1, ktoré sa aktivujú pri strese. Tieto proteíny sa študujú už desaťročia, no ich úloha v „učení sa“ rakovinových buniek sa odhalila až teraz.
Neprehliadni
Molekulárny algoritmus v každej bunke
Proteíny AP-1 majú jednu zaujímavú vlastnosť a to, že dokážu sa spájať do rôznych kombinácií. Každá dvojica ovláda iný súbor génov v závislosti od situácie v bunke.
Gustavo França, hlavný autor štúdie, to prirovnáva k evolučnému algoritmu: „Bunka dokáže vytvoriť rôzne spôsoby regulácie svojich génov a potom si vyberie ten, ktorý je najlepšie prispôsobený jej prostrediu.“
Funguje to ako súťaž medzi rôznymi AP-1 dvojicami. Tie, ktoré dokážu znížiť stres spôsobený liečbou, sa posilňujú. Neúspešné kombinácie sa zahadzujú.
Postupne bunka nájde optimálnu kombináciu AP-1 proteínov. Táto zmení spôsob, ako sa regulujú jej gény, a umožní jej prežiť chemoterapiu.
Rakovinové bunky si „pamätajú“, čo im pomohlo prežiť
Najzaujímavejšie je, že si bunky tieto úspešné nastavenia dokážu zapamätať a preniesť na svoje dcérske bunky. Mechanizmus funguje bez zmien v DNA, ide o takzvané epigenetické zmeny.
Predstav si to ako recept na prežitie, ktorý si bunka poznačí a odovzdá svojim potomkom. Tak vznikajú nádory odolné voči liečbe.
Tento proces môže vysvetľovať, prečo sa pokročilé rakoviny stávajú takmer neliečiteľnými. Bunky si jednoducho „naučia“ ako prežiť prakticky akúkoľvek terapiu.
Liečba rakoviny by raz mohla cieliť aj na schopnosť nádoru prispôsobiť sa
Objav otvára úplne novú cestu v liečbe rakoviny. Namiesto útoku na konkrétny stav nádoru by sa malo zabrániť jeho schopnosti adaptácie.
„Ak dokážeme zablokovať tento AP-1 mechanizmus učenia, možno budeme schopní zabrániť rakovinovým bunkám v tom, aby sa vôbec stali odolnými voči liečbe,“ hovorí profesor Yanai.
Vedci plánujú použiť pokročilé technológie ako CRISPR a analýzu jednotlivých buniek na zmapovanie všetkých AP-1 kombinácií. Chcú zistiť, ktoré presne dvojice spôsobujú odolnosť voči konkrétnym terapiám.
„Ak pochopíme presne, ktoré AP-1 páry vedú k rezistencii voči špecifickým terapiám, môžeme začať kombinovať konvenčné liečby rakoviny s látkami proti adaptácii,“ vysvetľuje França.
Podobný mechanizmus môže fungovať aj v zdravom tele
Mechanizmus AP-1 proteínov sa pravdepodobne neuplatňuje len pri rakovine. Podobné procesy sa podieľajú aj na normálnych biologických funkciách, napríklad pri tvorbe spomienok v mozgu alebo hojení rán na koži.
Táto univerzálnosť naznačuje, že ide o základný biologický princíp, ktorý rakovinové bunky len zneužívají pre svoje prežitie.
Nové poznatky môžu výrazne zmeniť prístup k liečbe rakoviny. Namiesto čakania, kým nádor vybuduje odolnosť, by sa dalo zabrániť tomu, aby sa vôbec naučil prežívať.
