Naukowcom z Massachusetts Institute of Technology udało się wreszcie znaleźć kompleksowe wyjaśnienie chemicznego i genetycznego mechanizmu powstawania nowotworów w wyniku długotrwałych infekcji.

Jednym z najważniejszych czynników ryzyka pojawienia się raka wątroby, okrężnicy lub żołądka są chroniczne zapalenia tych organów, spowodowane najczęściej infekcjami bakteryjnymi lub wirusowymi. Przez ostatnie 30 lat zespół naukowców z MIT pod kierunkiem profesora Stevena Tannenbauma badał powiązania właśnie pomiędzy chronicznymi zapaleniami, a nowotworami. 11 lipca 2012 roku opublikowany został pierwszy kompleksowy raport na ten temat.

Samo zapalenie jest normalną reakcją organizmu w przypadku infekcji lub uszkodzenia, jednak kiedy utrzymuje się zbyt długo – może zostać uszkodzona tkanka. Kiedy ludzki system odpornościowy wykrywa patogeny lub uszkodzenie komórki, wtedy rozpoczyna się napływ makrofagów i neutrofili. Ich zadaniem jest pochłonięcie bakterii, martwych komórek oraz „śmieci” w postaci protein, kwasów nukleinowych i innych molekuł uwolnionych przez martwe lub uszkodzone komórki. W trakcie tego procesu produkowane są wysoko-reaktywne związki chemiczne, które pomagają osiągnąć wspomniany rezultat.

„Kiedy bakterie są pochłaniane i atakowane agresywną chemią, ta sama chemia rozprzestrzenia się także w tkance – stąd właśnie pochodzi problem” – mówi Peter Dedon, profesor inżynierii biologicznej MIT.

Utrzymujące się przez dłuższy okres zapalenie (czyli stan opisany powyżej) może w konsekwencji doprowadzić do zmian nowotworowych. Ostatnie badania opublikowane w „Lancecie” dowodzą, że zjawisko to jest przyczyną aż 16% nowych zachorowań rocznie na całym świecie!

Naukowcy z MIT badając wspomniany mechanizm przeanalizowali myszy zainfekowane Helicobacter hepaticus – bakterią, która wywołuje w nich stan podobny do ludzkiego zapalenia jelita. Przez 20 tygodni u myszy tych wykształciła się chroniczna infekcja wątroby i okrężnicy, a w niektórych przypadkach – rak okrężnicy.

W tym samym okresie naukowcy zmierzyli 12 różnych typów uszkodzeń DNA, RNA oraz protein. Zbadane zostały również uszkodzenia tkanki oraz sprawdzono, które geny były aktywowane i deaktywowane w ramach postępującej infekcji. Jednym z kluczowych odkryć okazał się fakt, że wątroba i okrężnica reagowały na infekcję w różny sposób!

W okrężnicy – ale nie w wątrobie – neutrofile wydzielały kwas podchlorawy (występujący również typowych domowych wybielaczach), który w znaczący sposób uszkadzał białka, DNA i RNA, dodając do nich atom chloru. Kwas podchlorawy w założeniu powinien zabijać bakterie, ale niestety jednocześnie przecieka do otaczającej tkanki niszcząc komórki nabłonkowe organu. Naukowcy odkryli, że poziom chlorocytozyny – jednego z „chlorowych produktów” niszczących DNA i RNA – niemal idealnie korelował z natężeniem przebiegu zapalenie. Wiedza ta może pozwolić na przewidywanie ryzyka wystąpienia chronicznego zapalenia u pacjentów z infekcją okrężnicy, wątroby lub żołądka. Profesor Tannenbaum zidentyfikował również inny czynnik „chlorowy” powiązany z przebiegiem zapalenia – chorotyrozynę. Chociaż jednak oba te związki jednoznacznie wskazują na wielką rolę neutrofili w zapaleniach i nowotworach, to wciąż na tej podstawie nie da się jeszcze przewidzieć ryzyka wystąpienia raka.

Różnica pomiędzy wątrobą i okrężnicą dotyczy również innego aspektu. Otóż procesy naprawy DNA w wątrobie są o wiele aktywniejsze, niż w przypadku drugiego organu – nawet, gdy uszkodzenia są takie same. „Możliwe, że mamy tu – w okrężnicy -  do czynienia z podwójnym problemem (ang. „a double whammy” oznacza podwójny cios lub coś w rodzaju polskiego: „nieszczęścia chodzą parami” – przyp. red.). Jest bakteria, która tłumi proces naprawy DNA, a w tym samym czasie w tkance niszczone jest DNA w wyniku reakcji układu immunologicznego na tą właśnie bakterię” – tłumaczy profesor Dedon.

Naukowcom udało się zidentyfikować również kilka nieznanych wcześniej rodzajów uszkodzeń DNA zarówno u myszy, jak i u ludzi. James Swenberg, profesor w Szkole Zdrowia Publicznego Uniwersytetu Północnej Karoliny uważa, że tak „innowacyjne i kompleksowe” studium powinno pomóc badaczom lepiej zrozumieć wiele typów nowotworów. „Nie potrafię sobie przypomnieć, by kiedykolwiek ukazała się publikacja obejmująca tak wiele aspektów jednocześnie” – dodaje.

Rezultaty długoletnich badań zespołu z MIT powinny w przyszłości ułatwić naukowcom przewidywanie konsekwencji zdrowotnych przewlekłych zapaleń oraz umożliwić stworzenie nowoczesnych leków pozwalających im przeciwdziałać. „Jeśli zrozumiemy mechanizm, będziemy mogli zaprojektować interwencje” – wyjaśnia Peter Dedon – „Moglibyśmy na przykład opracować sposoby na blokowanie lub zakłócanie toksycznych efektów chronicznych zapaleń” – mówi.

Teraz badacze planują szczegółowo przepadać mechanizm rozwoju nowotworów, włączając w to także próbę odpowiedzi na pytanie dlaczego komórki doświadczają niektórych rodzajów uszkodzeń DNA w większym stopniu niż innych.

Obszerne studium opisujące wyniki blisko 30-letniej pracy ukazało się w internetowym wydaniu „Proceedings of National Academy of Science” 11 czerwca.

oprac. Adam Czajczyk

źródło, foto: MIT News,