Đột biến gen cho phép các tế bào ung thư thêm nhiễm sắc thể
Tế bào người thường có 46 nhiễm sắc thể (23 cặp). Nếu chúng có nhiều hơn hoặc ít hơn, một trạng thái gọi là aneuploidy, thì chúng có khả năng chết hoặc phát triển rất chậm. Tuy nhiên, aneuploidy là rất phổ biến trong các bệnh ung thư phát triển.
Nghiên cứu, dẫn đầu bởi các nhà khoa học tại Viện Nghiên cứu Ung thư, London, cho thấy khi họ tắt gen cho một loại protein gọi là tế bào ung thư BRG1 có thể có thêm nhiễm sắc thể mà không có bất kỳ kết quả tiêu cực nào thường thấy trong các tế bào aneuploid.
Các nhà nghiên cứu cho biết nghiên cứu mới này về các tế bào ung thư trong phòng thí nghiệm cung cấp cái nhìn sâu sắc về lý do tại sao rất nhiều tế bào ung thư là aneuploid nhưng vẫn có thể trải qua sự tăng trưởng quá mức. Họ hy vọng những phát hiện này sẽ thêm vào sự hiểu biết của chúng ta về cách ung thư có thể phát triển nhanh chóng trong môi trường mới.
Khoa học khám phá, giống như công trình này, rất quan trọng đối với nghiên cứu ung thư vì nó làm tăng sự hiểu biết cơ bản của chúng ta về sinh học ung thư. Nếu không có những phát hiện làm sáng tỏ những gì đang xảy ra trong bệnh ung thư, sẽ không thể biết bắt đầu từ đâu khi tìm kiếm các loại thuốc mới có thể có hiệu quả chống lại căn bệnh này.
Vai trò của gen BRG1
Các nhà nghiên cứu đã xem xét những gì đã xảy ra khi họ tắt gen cho BRG1 trong các tế bào ung thư. Họ phát hiện ra rằng để bắt đầu với các tế bào không hạnh phúc và nhân lên rất chậm. Nhưng dần dần sau hơn tám tháng, họ đã hồi phục.
Sự trở lại ổn định này có liên quan đến nhiều tế bào trở thành aneuploid, điều chưa từng thấy trong các tế bào kiểm soát nơi gen BRG1 hoạt động. Những phát hiện này cho thấy rằng sự mất BRG1 cho phép sự tiến hóa của aneuploidy trong các tế bào ung thư.
Là aneuploid có thể có lợi cho các tế bào ung thư vì nó cung cấp nhiều biến thể di truyền hơn và các bản sao bổ sung của gen cho phép chúng tiến hóa và thích nghi với môi trường mới. Hiểu và đối mặt với khả năng thích ứng và phát triển của ung thư là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng tại ICR và là một phần trung tâm của chiến lược nghiên cứu hiện tại của ICR.
Nghiên cứu này cũng nhấn mạnh vai trò của một phức hợp protein gọi là SWI / SNF, một nhóm protein hoạt động cùng nhau để gió và thư giãn DNA để nó có thể được sao chép hoặc sửa chữa.
Một trong năm loại ung thư ở người có chứa một đột biến gây mất chức năng cho phức hợp SWI / SNF, cho thấy SWI / SNF hoạt động như một chất ức chế khối u. Tuy nhiên, chúng ta vẫn chưa hiểu đầy đủ về vai trò của SWI / SNF trong ung thư.
BRG1, protein đã tắt trong nghiên cứu này, tạo thành một phần quan trọng của phức hợp SWI / SNF. Vì các tế bào ung thư với aneuploidy có thể vui vẻ tồn tại khi chúng mất BRG1, nghiên cứu này cho thấy SWI / SNF có vai trò trong việc ngăn ngừa sự dung nạp của aneuploidy.
Sống sót với một số lượng nhiễm sắc thể khác nhau
Các nhà nghiên cứu cũng thấy rằng các con đường sinh học liên quan đến dung nạp aneuploidy đã thay đổi ngay lập tức khi BRG1 bị mất. Các nhà khoa học cho rằng những thay đổi ban đầu trong con đường dung nạp aneuploidy cho phép các tế bào không có BRG1 có số lượng nhiễm sắc thể khác nhau mà không bị mất sức khỏe thông thường thấy trong các tế bào aneuploid.
Các nhà khoa học tiếp tục thử nghiệm vai trò của BRG1 trong khả năng dung nạp aneuploidy bằng cách gây ra aneuploidy trong các tế bào ung thư đã tắt BRG1 và trong các tế bào kiểm soát có BRG1 hoạt động.
Họ phát hiện ra rằng số lượng tế bào không có BRG1 sống sót sau bảy ngày tiếp xúc với một loại thuốc gây ra aneuploidy là khoảng gấp đôi số lượng tế bào có BRG1 sống sót. Điều này cung cấp hỗ trợ thêm cho ý tưởng rằng các tế bào không có BRG1 có khả năng dung nạp aneuploidy tốt hơn so với những tế bào có protein.
Cung cấp manh mối
Trưởng nhóm nghiên cứu, Giáo sư Jessica Downs, Giáo sư Biểu sinh và Ổn định bộ gen tại ICR, cho biết:
"Nghiên cứu của chúng tôi đã giúp phát hiện ra một yếu tố có thể giải thích có bao nhiêu tế bào ung thư có thể tồn tại và phát triển với số lượng nhiễm sắc thể bất thường khi trạng thái này thường dẫn đến giảm thể lực tế bào. Trong tương lai, những phát hiện này có thể cung cấp manh mối về cách tăng trưởng ung thư có thể bị gián đoạn.
"Công việc chúng tôi làm để hiểu sinh học cơ bản và sự tiến hóa của ung thư là rất quan trọng trong cuộc chiến chống lại căn bệnh này."
Tác giả đầu tiên của nghiên cứu, Tiến sĩ Pedro Zuazua-Villar, Cán bộ khoa học cao cấp trong Nhóm biểu sinh và ổn định bộ gen tại ICR, cho biết:
"Ung thư rất khó điều trị vì nó cực kỳ phức tạp và nó có thể thích nghi với những thay đổi trong môi trường của nó. Nghiên cứu này phát hiện ra rằng khoan dung với aneuploidy là một cách mà các tế bào ung thư có thể thích nghi và phát triển rất hiệu quả.
Thông qua các nghiên cứu như thế này, chúng tôi hy vọng cuối cùng có thể dự đoán con đường tiến hóa ung thư từ một mẫu khối u duy nhất, để các bác sĩ có thể nhìn thấy và phản ứng với động thái tiếp theo của ung thư.
Reference: Schiavoni F, Zuazua-Villar P, Roumeliotis TI, et al. Aneuploidy tolerance caused by BRG1 loss allows chromosome gains and recovery of fitness. Nat Commun. 2022;13(1):1731. doi: 10.1038/s41467-022-29420-3
