Научные сотрудники Института цитологии РАН (ИНЦ РАН), под руководством Александра Виноградова и при участии Ольги Анацкой, совместно с поддержкой Минобрнауки РФ, сделали значительный шаг в понимании природы рака. Они выдвинули инновационную гипотезу, согласно которой основным отличительным свойством злокачественных опухолей является возвращение клеток к одноклеточному (ОК) состоянию. Такой эволюционный механизм объясняет многие загадки происхождения рака и открывает новые горизонты для эффективной диагностики и борьбы с этим заболеванием.
Эволюционные корни опухолевого процесса
Традиционно считалось, что основанием формирования опухолей выступает де-дифференцировка клеток — то есть их переход к более простому, «стволовому» состоянию. Однако исследования команды ИНЦ РАН демонстрируют, что процесс возникновения рака куда глубже и тесно связан с далёким эволюционным прошлым многоклеточных организмов. Атавистический возврат, при котором клетки вновь активируют гены, свойственные древним одноклеточным предкам, запускает примитивные программы поведения. Благодаря этим программам клетка начинает вести себя эгоистично, поставив в приоритет собственное выживание, даже если это идет во вред всему организму.
Данный феномен, по мнению исследователей, не только определяет многие черты раковых клеток, такие как бесконтрольное деление и сопротивление сигналам организма, но и может лежать в основе самого процесса злокачественного перерождения. Со временем сеть белковых взаимодействий внутри каждой клетки усложнялась в ходе эволюции, образуя более компактный и устойчивый «центр». Именно там, как показали работы Виноградова и Анацкой, сосредоточены механизмы запуска ОК-состояния, что и определяет дальнейшую судьбу клеточных процессов.
Роль стволовых клеток в балансе тканей организма
Многоклеточные организмы, включая человека, обладают уникальной способностью поддерживать стабильность тканей за счет стволовых клеток. Эти клетки способны превращаться в любые типы клеток, обеспечивая обновление и регенерацию органов и тканей. Благодаря их работе организм способен восстанавливать повреждения и обновлять клетки, утратившие свои функции. Однако при определённых условиях, например, в ответ на повреждение, дифференцированные клетки могут утрачивать свою «узкую специализацию» и вновь становиться подобными стволовым. Такой процесс получил название дедифференцировка — он необходим для регенерации, но также может стать пусковым механизмом развития рака.
Недавние исследования убедительно доказывают, что именно активация генов одноклеточного происхождения в ходе дедифференцировки приводит к нарушению контроля над делением клетки. В результате клетки начинают жить «по законам одноклеточного эгоизма», теряя признаки сотрудничества, свойственные сложным организмам. Это приводит к нарушению работы тканей, их быстрому росту и появлению опухолей.
Новый взгляд на природу рака и вклад российских ученых
Благодаря уникальному междисциплинарному подходу, специалисты Института цитологии РАН установили, что важнейшим определяющим фактором злокачественного перерождения выступает не только процесс дедифференцировки, но и глубинные эволюционные механизмы. Под командованием Александра Виноградова и Ольги Анацкой исследователи выявили, что активация древних генетических программ — это не сбой, а возвращение к строению и функциям, давно оказавшимся на периферии эволюционного пути. Такой механизм объясняет, почему раковые клетки внезапно начинают проявлять признаки одноклеточных — стремлясь к независимости, бесконтрольному размножению и отсутствию заботы о целом организме.
Российские ученые отмечают, что этот феномен может стать основой для новых стратегий терапии. Если научиться управлять процессом активации «атавистических» генов, открывается путь к целенаправленному воздействию на основные механизмы заболевания на самом раннем этапе его развития. Это дает надежду на создание принципиально новых методов ранней диагностики, а также инновационных подходов к лечению онкологических заболеваний.
Перспективы исследований и значение поддержки Минобрнауки РФ
Проведённая научная работа не только продвигает вперёд фундаментальные знания о природе опухолей, но и доказывает важность межведомственного взаимодействия, а также поддержки Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Слаженная работа авторитетных научных коллективов, таких как команда ИНЦ РАН, способствует формированию новых теорий и практических решений мирового уровня.
Результаты, полученные в ходе этих исследований, открывают новые перспективы для разработки точных методов предупреждения и коррекции злокачественных процессов. Углублённые знания о «атавистическом возврате» клеток способны внести настоящий прорыв в медицину XXI века и подарить человечеству новые эффективные инструменты для борьбы с раком. Такой оптимистичный научный прогресс подчеркивает, что российская наука на мировом фронте борьбы за здоровье и долголетие человечества.
Теория о том, что развитие опухолей связано с древними биологическими процессами, актуальна уже много лет. Эта идея указывала на возможность того, что рак возникает из-за возвращения клеток к более примитивным, эволюционно древним состояниям. Несмотря на популярность гипотезы еще со времен XX века, её долгое время было сложно проверить на практике. Причина в том, что при анализе процессов дедифференцировки и атавистического возврата отмечается активация так называемых ОК генов, что объясняется биогенетическим законом — законом рекапитуляции.
Современный взгляд на происхождение рака
Чтобы внести ясность в запутанные механизмы возникновения опухолей, научная команда ИНЦ РАН провела уникальное исследование, оперируя понятием генных сигнатур. Генная сигнатура — это уникальный профиль активности определённых генов, который помогает различать клеточные состояния или типы клеток. Этот своеобразный генетический «отпечаток» позволяет учёным системно сравнивать процессы в живых организмах, в том числе и такие важные явления, как возврат клеток к атавистическим состояниям.
В ходе работы ученые решили выяснить, какие из генных сигнатур лучше всего подходят для определения нормального или измененного (опухолевого) статуса клетки. Основное внимание было уделено сравнению двух типов сигнатур: филогенетическим, в состав которых входят ОК гены, и онтогенетическим, ориентированным на процессы дедифференцировки. Впервые удалось собрать и проанализировать данные сразу из 18 независимых исследований, посвящённых как стволовым, так и дифференцированным клеткам. Это обеспечило широкую и достоверную доказательную базу для полученных результатов.
Результаты сравнения генных сигнатур
С помощью современных статистических методов исследователи оценивали, какая из сигнатур позволяет с большей точностью определить, относится ли клетка к стволовому или дифференцированному типу. Интересно, что только одна из онтогенетических сигнатур стабильно обгоняла филогенетическую при классификации недифференцированных (стволовых) клеток. Это важно для понимания фундаментальных отличий в молекулярных механизмах нормальных и патологических состояний.
Далее учёные расширили спектр исследования, используя обе сигнатуры для анализа 20 баз данных, включающих как опухолевые, так и здоровые клетки. Здесь проявилась ещё более интересная тенденция: филогенетическая сигнатура неизменно демонстрировала наилучшие показатели при идентификации раковых клеток. Этот вывод подтверждает роль эволюционно древних генов в развитии опухолевых процессов.
Новые перспективы для диагностики и лечения
Один из ведущих участников исследования, научный сотрудник группы биоинформатического анализа ИНЦ РАН Ольга Анацкая, отмечает, что эти находки открывают новые горизонты для понимания природы рака. «Наши данные подтверждают, что рак развивается не только за счёт потери клетками своих специализированных функций, но и вследствие возврата клеток к исходным, базовым состояниям, свойственным ранним этапам эволюции. Особенно примечательно, что гены, активирующиеся при клеточном стрессе, зачастую имеют именно ОК происхождение. Это ещё раз подчеркивает тесную связь между стрессовыми воздействиями и активацией древних генетических программ», — комментирует эксперт.
По сути, клеточный стресс способен запускать экспрессию ОК генов напрямую, ускоряя нарушения в системах клеточного контроля и способствуя развитию онкогенеза. Это не только подтверждает важность изучения филогенетических сигнатур, но и даёт большие надежды на внедрение данных знаний в клиническую практику. Так, в перспективе измерения экспрессии филогенетических и онтогенетических сигнатур могут стать отличным инструментом ранней диагностики злокачественных процессов и мониторинга эффективности терапии при лечении и восстановлении тканей.
Научная поддержка и значение для будущего
Актуальность и значимость подобного научного подхода подтверждается поддержкой, которую исследование получило от Министерства науки и высшего образования Российской Федерации. Возможности, открывающиеся в связи с применением этих инновационных методов, обнадеживают: новая концепция не только способствует более глубокому пониманию происхождения рака, но и формирует базу для создания принципиально новых методов ранней диагностики и персонализированной терапии.
В целом результаты работы исследователей ИНЦ РАН укрепили представление о том, что процессы, связанные с развитием опухолей, имеют глубокие эволюционные корни. Построение диагностики и лечения, отражающих эти корни, способно коренным образом изменить подход к борьбе с онкологическими заболеваниями и помочь многим людям вернуться к здоровой и активной жизни.
Информация предоставлена пресс-службой Института цитологии Российской академии наук
Источник фото: ru.123rf.com
Новые открытия в исследовании механизмов возникновения рака
Специалисты Института цитологии Российской академии наук поделились результатами своих новейших исследований, раскрывающих причины формирования злокачественных опухолей на клеточном уровне. Работа ученых направлена на то, чтобы понять ключевые аспекты, возникающие в процессе эволюции и влияющие на появление раковых клеток. Согласно полученным данным, формирование таких отклонений связано с изменениями в структуре и поведении отдельных клеток, что зачастую напрямую зависит от эволюционного развития биологических видов.
Эволюционное происхождение изменений в клетках
В результате длительной эволюции в организмах сформировались сложные механизмы регуляции роста и деления клеток. Однако иногда в этих процессах происходят сбои, приводящие к образованию патологических состояний. Открытия ученых из Института цитологии подтверждают, что некоторые мутации, появившиеся в ходе эволюции, могут запускать процессы, приводящие к аномальному делению клеток и возникновению опухолей. Такие исследования не только позволяют глубже понять природу онкологических заболеваний, но и открывают новые пути для прогнозирования риска их возникновения и совершенствования методов ранней диагностики.
Эти научные достижения открывают перед специалистами здравоохранения новые возможности в борьбе с онкологическими заболеваниями. Перспективы дальнейших исследований в данном направлении внушают оптимизм и надежду на появление более эффективных стратегий профилактики и лечения рака в будущем.
Источник: scientificrussia.ru
