Zespół naukowców z the Salk Institute for Biological Studies w trakcie prac, które były wsparte przez the National Institutes of Health, the American Cancer Society i the National Cancer Institute odkrył, że zaburzenia związane z mikrojądrami, mogą odgrywać dużo istotniejszą rolę w kancerogenezie niż wcześniej sądzono. Rezultatami występowania mikrojąder są poważne uszkodzenia w DNA, niesionym przez chromosomy. Mikrojądra zawierają bowiem całe chromosomy lub tylko ich fragmenty, które były niewłączone do jąder komórek potomnych po podziale komórki. Okazuje się, że zaburzone mikrojądra mogą stanowić rzeczowe biomarkery dla niestabilności genetycznej wspólnej dla wielu rodzajów guzów, włączając niedrobnokomórkowego raka płuc (NSCLC).
W czasie normalnego podziału komórkowego, zduplikowana liczba chromosomów jest rozdzielana po równo między dwie nowouformowane komórki potomne. To oznacza, że jeden pełen zestaw chromosomów wędruje do jednej komórki potomnej. Jednak z różnych powodów, chromosomy czasami nie ulegają równemu podziałowi. Zdarza się, że w trakcie kariokinezy dochodzi do zaburzeń. Konsekwencją tego jest odbiór przez jedną z komórek wzbogaconego zestawu genetycznego, a przez drugą zestawu niekompletnego. Wówczas w komórkach potomnych dochodzi do odtworzenia otoczki jądrowej, a uformowane jądro posiada niepełną wartość 2C (C - parametr określający zawartość materiału genetycznego w jądrze) lub wartość lekko powyżej 2C. Bywa, że w nowo powstałej komórce, która otrzymała wzbogacony zestaw genetyczny, całe chromosomy znajdują się na zewnątrz jądra komórkowego. Wokół takich chromosomów, które nie należą do jądra, tworzona jest ich własna otoczka jądrowa, a utworzona struktura nosi nazwę mikrojądro. Często mikrojądra oddalają się w przestrzeni cytoplazmy od jądra komórkowego.
Hetzer i jego grupa badawcza wiedzieli, że mikrojądra pojawiają się z wysoką częstotliwością w komórkach nowotworowych. Skonstruowali oni odpowiedni eksperyment, dzięki któremu odkryli, że podczas pewnej fazy podziału komórek rakowych pojawiają się niewykryte dotąd wady w jądrowych laminach, filamentach, które zapewniają stabilność struktury jądra komórkowego. Zakłócenia te powodują, że otoczka mikrojądra ulega rozpadowi, a to doprowadza do utraty podstawowych jądrowych funkcji takich jak replikacja, transkrypcja, rozpoznawanie uszkodzeń DNA i ich naprawa. Dalsze eksperymenty wykazały, iż więcej niż 60% mikrojąder podlega nieodwracalnym stratom funkcji, następujących po rozpadzie otoczki jądrowej. W komórkach rakowych w rezultacie dochodzi do powstania onkogennych aneuploidów, akumulujących anormalną liczbę nienaruszonych chromosomów.
Emily Hatch, pracownik naukowy w laboratorium Hetzer'a, opisała spostrzeżenia eksperymentatorów. W laminie mikrojąder obserwowano rozszerzające się otwory. To było pierwszym objawem dysfunkcji otoczki, która następnie słabła i przerywała się. Póki co, nie wiadomo jednak, czym jest to spowodowane. Wcześniej przeprowadzone badania dowiodły, że uszkodzenia DNA i wstrzymanie transkrypcji genów, spowodowane przerwaniem otoczki jądrowej, może sprzyjać powstawaniu aneuploidów. Uszkodzone DNA może wtedy przeniknąć do nowego pokolenia komórek a genetyczna informacja może ulec przegrupowaniu w obrębie jednego chromosomu. Proces ten jest bezpośrednią przyczyną poważnych uszkodzeń DNA i formowania guzów.
Martin Hetzer, profesor Salk's Molecular and Cell Biology Laboratory i the Jesse and Caryl Phillips Foundation, przedstawił wyniki badań przeprowadzonych przez jego zespół. Więcej niż 60% mikrojąder podlega, jak to określono, katastrofalnym zaburzeniom w guzach, takich jak NSCLC. Powstawanie mikrojąder jest ściśle skorelowane z błędami mitotycznymi, dlatego struktury te mogły zostać uznane za dokładny wskaźnik genomowej stabilności i aneuploidii. Te dwa parametry są natomiast znacznikami charakteryzujący np. niedrobnokomórkowego raka płuc. Zespół Hetzer'a znalazł zakłócone mikrojądra w gruczolakoraku płuc, czyli w najbardziej rozpowszechnionej formie podstawowego raka płuc, który w przybliżeniu stanowi 50% wszystkich NSCLC oraz raka płaskonabłonkowego, który stanowi około 30% NSCLC. Hetzer i jego współpracownicy zidentyfikowali więc zakłócone mikrojądra w dwóch głównych podtypach ludzkiego niedrobnokomórkowego raka płuc. To sugeruje, że opisane mikrojądra mogą być wartościowym narzędziem do diagnozy raka.
W ostatnich badaniach, Hatch wyselekcjonowała biomarkery do identyfikacji zakłóconych mikrojąder. Otrzymane biomarkery mogą przyczynić się do uzsykania przez patologów większej zdolności do rozpoznania charakterystycznych struktur w analizie guzów. Obecnie, istnieje tylko kilka markerów, służących wykrywaniu genomowej niestabilności, towarzyszącej guzom. Nie wszystkie typy nowotworów zostały opisane jako związane z identyfikacją aneuploidii. Mimo to, znaleziony sposób identyfikacji zakłóconych mikrojąder w guzach, pozwoli na powstanie nowych metod ocenienia aneuploidii w tych tkankach. Niestety nie jest jasne czy wszystkie lub jak dużo nowotworów jest dotkniętych występowaniem zakłóconych mikrojąder. Naukowcy wierzą jednak, że przerwanie mikrojąder może odgrywać rolę nie tylko w typach NSCLC, ale także raku kości, czerniaku i innych form raka płuc, co wymaga dalszych badań.
KOMENTARZE