"Хорошо известно, что мы должны избегать факторов окружающей среды, таких как курение, чтобы снизить риск заболевания раком. Но не так хорошо известно, что каждый раз, когда нормальная клетка делится и копирует свою ДНК, чтобы произвести две новые клетки, она совершает множество ошибок », — говорит Кристиан Томасетти, доктор философии.D., доцент кафедры биостатистики Онкологического центра Джонса Хопкинса Киммела и Школы общественного здравоохранения Блумберга Джонса Хопкинса. "Эти ошибки копирования являются мощным источником мутаций рака, которые исторически недооценивались с научной точки зрения, и эта новая работа дает первую оценку доли мутаций, вызванных этими ошибками."
"Мы должны продолжать призывать людей избегать факторов окружающей среды и образа жизни, которые увеличивают риск развития раковых мутаций. Однако у многих людей все еще разовьется рак из-за этих случайных ошибок копирования ДНК, и срочно необходимы более эффективные методы обнаружения всех видов рака на более раннем этапе, пока они еще излечимы », — говорит Берт Фогельштейн, М.D., содиректор Центра Людвига онкологического центра Джонса Хопкинса Киммела.
Томазетти и Фогельштейн провели новое исследование, описанное в отчете, опубликованном 24 марта в журнале Science.
Исследователи говорят, что их выводы согласуются с эпидемиологическими исследованиями, показывающими, что примерно 40 процентов случаев рака можно предотвратить, избегая нездоровой окружающей среды и образа жизни. Но среди факторов, лежащих в основе нового исследования, говорят исследователи, рак часто поражает людей, которые следуют всем правилам здорового образа жизни — некурящему, здоровому питанию, здоровому весу, незначительному воздействию известных канцерогенов или их отсутствию — и не имеют семьи. анамнез болезни, что натолкнуло на болезненный вопрос «Почему я?"
Томасетти и Фогельштейн считают, что ответ на этот вопрос заключается в случайных ошибках копирования ДНК.
По их словам, текущие и будущие усилия по снижению известных факторов риска окружающей среды окажут серьезное влияние на заболеваемость раком в США.S. и за границу. Но они говорят, что новое исследование подтверждает, что слишком мало научного внимания уделяется стратегиям раннего обнаружения, которые позволили бы устранить большое количество раковых заболеваний, вызванных случайными ошибками копирования ДНК.
«Эти виды рака будут возникать независимо от того, насколько прекрасна окружающая среда», — говорит Фогельштейн.
В предыдущем исследовании, проведенном Томазетти и Фогельштейн в январе. 2, 2015, выпуск журнала Science, пара сообщила, что ошибки копирования ДНК могут объяснить, почему некоторые виды рака в США.S., такие как рак толстой кишки, встречаются чаще, чем другие виды рака, такие как рак мозга.
В новом исследовании исследователи обратились к другому вопросу: какая доля мутаций при раке связана с этими ошибками копирования ДНК?
Чтобы ответить на этот вопрос, ученые внимательно изучили мутации, которые вызывают аномальный рост клеток среди 32 типов рака (дополнительные материалы, таблица S6).
Они разработали новую математическую модель, используя данные секвенирования ДНК из Атласа генома рака и эпидемиологические данные из базы данных Cancer Research UK.
По словам исследователей, для возникновения рака обычно требуются две или более критических генных мутации. У человека эти мутации могут быть вызваны случайными ошибками копирования ДНК, окружающей средой или унаследованными генами. Зная это, Томасетти и Фогельштейн использовали свою математическую модель, чтобы показать, например, что при сложении критических мутаций при раке поджелудочной железы 77 процентов из них вызваны случайными ошибками копирования ДНК, 18 процентов — факторами окружающей среды, такими как курение и т. Д. оставшиеся 5 процентов наследственности.
При других типах рака, таких как рак простаты, мозга или костей, более 95 процентов мутаций происходят из-за ошибок случайного копирования.
Они отмечают, что рак легкого представляет собой иную картину: 65 процентов всех мутаций вызваны факторами окружающей среды, в основном курением, а 35 процентов — ошибками копирования ДНК.
Неизвестно, что унаследованные факторы играют роль в развитии рака легких.
Анализируя все 32 изученных типа рака, исследователи подсчитали, что 66 процентов мутаций рака возникают в результате ошибок копирования, 29 процентов могут быть связаны с образом жизни или факторами окружающей среды, а оставшиеся 5 процентов передаются по наследству.
Ученые говорят, что их подход сродни попыткам разобраться, почему при наборе текста из 20-томной книги возникают «опечатки»: усталость во время набора текста, что представляет собой воздействие окружающей среды; застрявшая или отсутствующая клавиша на клавиатуре, которая представляет унаследованные факторы; и другие случайные типографские ошибки, которые представляют собой ошибки копирования ДНК. «Вы можете снизить вероятность опечаток, убедившись, что вы не чувствуете сонливость при наборе текста и что на вашей клавиатуре не пропущены некоторые клавиши», — говорит Фогельштейн. "Но опечатки все равно будут, потому что никто не умеет печатать идеально. Точно так же мутации будут происходить независимо от вашего окружения, но вы можете предпринять шаги, чтобы минимизировать эти мутации, ограничив воздействие опасных веществ и нездорового образа жизни."
Исследование Томасетти и Фогельштейна в 2015 году вызвало бурную дискуссию среди ученых, которые утверждали, что их ранее опубликованный анализ не включал рак груди или простаты, а отражал только заболеваемость раком в Соединенных Штатах.
Тем не менее, Томазетти и Фогельштейн теперь сообщают о подобной закономерности во всем мире, подтверждая свои выводы. Они рассудили, что чем больше делятся клетки, тем выше вероятность так называемых ошибок копирования в ДНК клеток в органе. Они сравнили общее количество делений стволовых клеток с данными о заболеваемости раком, собранными Международным агентством по изучению рака в 423 реестрах онкологических больных из 68 стран, кроме США.S., представляющие 4.8 миллиардов человек, или более половины населения мира. На этот раз исследователи также смогли включить данные о раке груди и простаты.
Они обнаружили сильную корреляцию между заболеваемостью раком и нормальным делением клеток среди 17 типов рака, независимо от окружающей среды страны или стадии экономического развития.
Томасетти говорит, что эти случайные ошибки копирования ДНК будут становиться все более важными по мере того, как общество сталкивается со старением населения, что продлевает возможность для наших клеток совершать все больше и больше ошибок копирования ДНК. И поскольку эти ошибки способствуют возникновению значительной части рака, Фогельштейн говорит, что люди с раком, избежавшие известных факторов риска, должны утешаться своими выводами. «Это не твоя вина», — говорит Фогельштейн. "Ничто из того, что вы сделали или не сделали, не повлияло на вашу болезнь."
Помимо Томасетти и Фогельштейна, Лу Ли, докторант лаборатории Томасетти факультета биостатистики школы общественного здравоохранения Блумберга Джонса Хопкинса, также внес свой вклад в исследование.
Финансирование исследования было предоставлено Фондом Джона Темплтона, Фондом Люстгартена по исследованию рака поджелудочной железы, Вирджиния и Дании.K. Фонд Людвига по исследованию рака, Центр исследований рака поджелудочной железы Сола Голдмана и Национальный институт рака при Национальном институте здравоохранения (CA006973, CA43460 и CA62924).
Фогельштейн является членом научных консультативных советов Morphotek, Exelixis GP и Syxmex Inostics, а также основателем PapGene и Personal Genome Diagnostics. Morphotek, Syxmex Inostics, PapGene и Personal Genome Diagnostics, а также другие компании лицензировали технологии Университета Джонса Хопкинса, изобретателем которых является Фогельштейн.
Эти лицензии и отношения связаны с выплатами акционерного капитала или роялти компании Vogelstein. Условиями этих договоренностей управляет Университет Джона Хопкинса в соответствии с его политикой в отношении конфликта интересов.