Генетики из РФ вычислили механизм возникновения раковых опухолей

Российским генетикам удалось обнаружить неизвестные ранее механизмы возникновения онкологических заболеваний. Доклад об этих исследованиях сделал на Президиуме Академии наук член-корреспондент РАН, заведующий лабораторией структурно-функциональной организации хромосом Института биологии гена РАН Сергей Разин. Свет на причину запуска опасного недуга, по его мнению, может пролить трехмерная геномика, чем и занимается лаборатория ученого.

Что такое трехмерная геномика? До недавнего времени геном представляли как линию, в которой один за другим, словно бусинки на ожерелье, следуют гены. Однако выяснилось, что это не так. Геном упакован в ядре клетки таким образом, что образует трехмерную структуру, в которой не случайно сближены отдельные его части. Эта «сближенность» определяет саморегуляцию генома — где и какие гены должны включиться или выключиться.

«Клеточное ядро в течение многих лет рассматривают, как колбочку, в которой происходят разные химические реакции, — пояснил Сергей Разин. — Теперь ясно, что это не колбочка, а, скорее, офисное здание, где каждой комнате предписана своя определенная функция. Каждый человек, который имел дело с бумагооборотом, знает, что если папка с бумагами попадет не в ту комнату, то она в лучшем случае потеряется, а в худшем — будет использована не по назначению. Именно так и работают генетические механизмы».

Какие гены включаются или выключаются при различных заболеваниях, может задаваться не только порядком их следования в линейном геноме, но и взаимным влиянием удаленных друг от друга частей, которые уложены в трехмерные структуры. Проведя анализ генетической структуры клеток здоровых и больных людей, группа Разина пришла к выводу, что в здоровых клетках определенные гены, скажем, такой ген, как Ccnd1, связанный с возникновением лимфомы мантийной зоны, находится далеко от ядрышка (то есть участка хромосомы, на котором происходит синтез рибосомных РНК — ИА REGNUM). В больных клетках происходит так называемая транскрипция гена — он подтягивается к ядрышку. Значит, механизм возникновения этого вида рака связан с движением генов, их сближением с ядрышком клетки.

О причинах возникновения рака продолжают спорить, до конца они не известны. Говорят о влиянии наследственности, канцерогенах, стрессе, механическом и ультрафиолетовом воздействии и других причинах, которые играют роль спускового крючка. Можно вспомнить классику: в толстовском рассказе «Смерть Ивана Ильича», пытаясь показать обойщику, как следует вешать гардины, герой упал с лесенки и ударился, что стало причиной начала онкозаболевания.

О том, почему причина рака до сих пор до конца не ясна и что нового дает изучение трехмерной структуры генома, ИА REGNUM поинтересовалось у члена-корреспондента РАН, заведующего лабораторией структурно-функциональной организации хромосом Института биологии гена РАН Сергея Разина.

— Трехмерность генома была известна и до нас. Мы раскрыли, как методом простой самоорганизации это складывается. Потому что у нас модно искать какие-то потусторонние силы, а мы показали, что здесь оперируют простые физические законы, то есть вернулись к тому, что утверждали классики молекулярной биологии в 50-е годы, когда они говорили, что воспроизведение генетической информации — обычный химический процесс. ДНК делится — воспроизводится последовательность генов. Мы показали, что простые физические законы направляют укладку всей этой сложной трехмерной структуры.


ИА REGNUM: Ваша работа ставит точку в понимании механизмов возникновения рака?

— У нас сильны стереотипы в науке: сказал кто-то первый, что здесь недалеко активатор находится, и все стали рассуждать так, игнорируя очевидные вещи. Мы показали, что работает совершенно другой механизм. Это значит, что те, кто боролся с этим, боролся не с тем врагом. Самое страшное, когда враг вообще неизвестен, как чума в Средние века. Она косила всех в Европе, и казалось, что это — кара божия, а выяснилось, что это бактериальное заболевание, которое лечится антибиотиком. Кто внес больший вклад в победу над чумой? Наверное, большинство скажет — тот, то изобрел антибиотики. А я бы сказал, что голландский лавочник Левенгук, который изобрел микроскоп и открыл для человечества микромир. Важны концептуальные вещи, заставляющие думать в другом направлении. Решение практическое найдется. Сейчас, например, есть эпигенетические лекарства…

ИА REGNUM: Что это такое?

— Это некий набор химических агентов, который действует на метки, определяющие, какие гены будут работать, а какие не будут. Агенты, которые вносят изменения в эти метки, известны. Но к чему это приводит, никто не знает и даже не пытается узнать. Большинство фармацевтических компаний просто последовательно берут все эти агенты и смотрят, что получится. Такие работы, как наша, которые показывают механизмы и возникновения заболеваний, и укладки хроматина, открывают возможность более адресного зонирования такого рода лекарств. Потому что понятно, на что нужно воздействовать. Простой метод перебора очень дорог и длителен.

ИА REGNUM: Какие это открывает подходы к диагностике и лечению рака?

—Подходы уже сейчас меняются. Существуют диагностические тесты, которые позволяют, в том числе, видеть пространственную организацию генома, например, где находятся гены в ядре. Когда складывается понимание о том, как это устроено, это всегда способствует созданию диагностических средств. Например, те же самые хромосомные перестройки раньше получали как? Смотрели картинки с метафазными хромосомами, а сейчас продаются коммерчески доступные пробы, которые позволяют в ядре все цветом покрасить, это делается очень быстро и легко показывает наличие диагностически важных перестроек. Фармацевтические компании очень следят за развитием науки — как только видят минимальную возможность что-то приложить, они это делают на всякий случай, чтобы не отстать.

ИА REGNUM: Если подтвердится теория, о которой вы рассказали, после клинических испытаний, то что удастся сделать? Сдвигать гены от ядрышка или что?


—Вопрос не в том, чтобы двигать гены, а почему они первоначально туда двигаются. Как и почему происходит эта перестройка? Тогда можно найти способы, как этому препятствовать. Есть опасные моменты, когда лечат больных раком, то нередко возникает вторичный лейкоз из-за химиотерапии. То есть один рак вылечат, а через какое-то время появится лейкоз. Так вот, в момент обработки химическими агентами можно будет обрабатывать еще чем-то, чтобы снизить негативные побочные эффекты. Такая перспектива просматривается. Не на завтра-послезавтра, но в обозримом будущем.

На вопрос ИА REGNUM, когда это может произойти, заведующий лабораторией структурно-функциональной организации хромосом Института биологии гена РАН Сергей Разин ответил, что в течение десяти лет или быстрее. «Сегодня наука развивается стремительно, — добавил он, — то, что сейчас делается, три года назад нельзя было даже предсказать».