Cancerceller kan vara skyldiga en del av deras destruktiva natur till unikt, "munkformat" DNA, enligt en ny studie.
Studien, som publicerades idag (20 november) i tidskriften Nature, fann att DNA i vissa cancerceller inte packas in i trådliknande strukturer som det gör i friska celler - snarare vikar det genetiska materialet in i en ring- som form som gör cancer mer aggressiv.
"DNA förmedlar information inte bara i sin sekvens utan också i sin form," säger co-seniorförfattaren Paul Mischel, professor i patologi vid University of California i San Diego.
Som ni kanske kommer ihåg från biologiklassen är det mesta av vårt DNA packat tätt inuti cellens kärnor i strukturer som kallas kromosomer. Nästan alla celler har 23 par kromosomer, som var och en består av cirka 1,82 meter DNA tätt lindade runt grupper av proteiner som fungerar som ett ställning.
Denna syltfyllda struktur möjliggör för vissa gener att vara tillgängliga med molekylerna som "läser" och utför de genetiska instruktionerna, medan andra gener förblir dolda. Vilket resultat är mycket reglerade maskiner som hindrar cellen från att utföra oönskade genetiska instruktioner och från att replikera (skapa nya "dotterceller") på ett felaktigt sätt.
"Allt vi har lärt oss om genetik säger att förändringarna bör vara långsamma," sa Mischel till Live Science. Men för många år sedan fann Mischel och hans team att tumörer "verkade kunna förändras i en viss typ av hjärncancer som kallas glioblastom", som bara inte hade någon mening. " Tumörcellerna, när de delades in i dotterceller, tycktes på något sätt förstärka uttrycket av onkogener - gener som kan förvandla en vanlig cell till en cancerform.
Det visade sig att några av dessa förstärkta kopior av onkogener hade "tagit sig samman från kromosomer", sa Mischel. Efter att ha lossnat från kromosomerna hängde de på andra DNA-bitar inuti cellen, enligt ett papper som författarna publicerade i tidskriften Science 2014. De fann då att dessa "extrakromosomala" DNA-bitar (ecDNA) faktiskt förekommer i nästan hälften av mänskliga cancerformer men har sällan upptäckts i friska celler, konstaterade författarna i en artikel publicerad i tidskriften Nature 2017.
I denna nya studie räknade de ut varför ecDNA är så robust. En kombination av avbildning och molekylanalys avslöjade att dessa DNA-bitar är lindade runt proteiner i en ringform, liknande det cirkulära DNA som finns i bakterier.
Denna ringform gör det mycket lättare för cellens maskiner att få tillgång till en mängd genetisk information - inklusive onkogenerna - så att den snabbt kan transkribera och uttrycka dem (till exempel instruera en frisk cell att bli cancerös), sade Mischel. Denna enkla tillgänglighet gör att tumörceller kan generera stora mängder tumörfrämjande onkogener, utvecklas snabbt och anpassas enkelt till en föränderlig miljö.
Dessutom fann forskarna att i motsats till friska celler som delar upp sina gener till sina dotterceller på ett regelbundet och förväntat sätt så fördelar dessa cancerceller deras ecDNA på slumpmässiga sätt. Det är som "en fabrik för pumpning av ton och ton onkogener", vilket leder till att vissa dotterceller får flera kopior av onkogener i en enda celldelning, sa Mischel.
"Detta är en väldigt spännande studie," sade Feng Yue, chef för Center for Cancer Genomics vid Northwestern University Lurie Cancer Center, som inte var involverad i forskningen. "Detta arbete representerar en konceptuell utveckling av hur ecDNA bidrar till onkogenes i mänsklig cancer."
Mischel och några av de andra studieförfattarna är grundare av Boundless Bio Inc., ett företag som forskar på ek-DNA-baserade terapier. Studerande medförfattare Vineet Bafna är också en av grundarna och har ett eget kapitalandel i företaget Digital Proteomics, men författarna hävdar att inget företag deltog i denna forskning.
