«Все виды рака вызваны сочетанием невезения, окружающей среды и наследственности, и мы создали модель, которая может помочь количественно оценить, насколько эти три фактора способствуют развитию рака», — говорит Берт Фогельштейн, доктор медицины, профессор Клейтона. Онколог в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса, содиректор Центра Людвига в Университете Джонса Хопкинса и исследователь Медицинского института Говарда Хьюза.
«Продолжительность жизни без рака у людей, подвергшихся воздействию таких вызывающих рак агентов, как табак, часто объясняется их« хорошими генами », но правда в том, что большинству из них просто повезло», — добавляет Фогельштейн, предупреждая, что плохой образ жизни может добавить к фактору невезения в развитии рака.По их словам, значение их модели варьируется от изменения общественного мнения о факторах риска рака до финансирования исследований рака. «Если две трети заболеваемости раком в тканях объясняется случайными мутациями ДНК, которые возникают при делении стволовых клеток, то изменение нашего образа жизни и привычек будет огромным подспорьем в предотвращении некоторых видов рака, но это может быть не столь эффективным для различных видов рака. другие », — говорит биоматематик Кристиан Томасетти, доктор философии, доцент кафедры онкологии Медицинской школы Университета Джона Хопкинса и Школы общественного здравоохранения Блумберга. «Мы должны сосредоточить больше ресурсов на поиске способов обнаружения таких видов рака на ранних, излечимых стадиях», — добавляет он.В отчете о статистических результатах, опубликованном 2 января в журнале Science, Томасетти и Фогельштейн говорят, что они пришли к своим выводам путем поиска в научной литературе информации о совокупном общем количестве делений стволовых клеток среди 31 типа тканей в течение жизни среднего человека. . Стволовые клетки «самообновляются», таким образом восстанавливая популяции клеток, которые отмирают в конкретном органе.
Было хорошо известно, отмечает Фогельштейн, что рак возникает, когда тканеспецифичные стволовые клетки совершают случайные ошибки или мутации, когда одна химическая буква в ДНК неправильно заменяется другой в процессе репликации при делении клеток. Чем больше этих мутаций накапливается, тем выше риск того, что клетки будут бесконтрольно расти, что является признаком рака. Фактический вклад этих случайных ошибок в заболеваемость раком по сравнению с вкладом наследственных или экологических факторов ранее не был известен, говорит Фогельштейн.
Чтобы понять роль таких случайных мутаций в риске рака, ученые Джонса Хопкинса составили график числа делений стволовых клеток в 31 ткани и сравнили эти показатели с пожизненными рисками рака в тех же тканях среди американцев. Из этого так называемого графика разброса данных Томасетти и Фогельштейн определили, что корреляция между общим числом делений стволовых клеток и риском рака составляет 0,804. Математически, чем ближе это значение к единице, тем больше взаимосвязей между делениями стволовых клеток и риском рака.«Наше исследование в целом показывает, что изменение количества делений стволовых клеток в типе ткани сильно коррелирует с изменением заболеваемости раком в той же самой ткани», — говорит Фогельштейн.
Одним из примеров, по его словам, является ткань толстой кишки, которая подвергается в четыре раза большему количеству делений стволовых клеток, чем ткань тонкой кишки у людей. Точно так же рак толстой кишки гораздо более распространен, чем рак тонкой кишки.«Вы можете утверждать, что толстая кишка подвергается большему воздействию факторов окружающей среды, чем тонкий кишечник, что увеличивает потенциальную скорость приобретенных мутаций», — говорит Томасетти.
Однако ученые увидели противоположное открытие в толстой кишке мышей, у которых было меньшее количество делений стволовых клеток, чем в их тонком кишечнике, а у мышей заболеваемость раком в толстой кишке ниже, чем в тонкой кишке. Они говорят, что это подтверждает ключевую роль общего числа делений стволовых клеток в развитии рака. Используя статистическую теорию, пара подсчитала, насколько вариабельность риска рака может быть объяснена числом делений стволовых клеток, которое составляет 0,804 в квадрате, или, в процентной форме, примерно 65 процентов.Наконец, дуэт исследователей классифицировал типы рака, которые они изучали, на две группы.
Они статистически подсчитали, у каких типов рака заболеваемость была предсказана по количеству делений стволовых клеток, а у каких — выше. Они обнаружили, что 22 типа рака можно в значительной степени объяснить фактором «невезения» случайных мутаций ДНК во время деления клеток.
Случаи возникновения других девяти видов рака были выше, чем предполагалось «невезением», и, предположительно, были вызваны сочетанием невезения и факторов окружающей среды или унаследованных факторов.«Мы обнаружили, что типы рака, которые имели более высокий риск, чем прогнозировалось по количеству делений стволовых клеток, были именно такими, как вы ожидаете, включая рак легких, который связан с курением, раком кожи, связан с воздействием солнца и формирует рака, связанного с наследственными синдромами », — говорит Фогельштейн.«Это исследование показывает, что вы можете увеличить риск заболевания раком из-за курения или других факторов плохого образа жизни. Однако многие формы рака возникают в основном из-за неудачного приобретения мутации в гене, вызывающем рак, независимо от образа жизни и факторов наследственности. «Лучший способ искоренить эти виды рака — это их раннее выявление, когда они все еще поддаются хирургическому лечению», — добавляет Фогельштейн.
Ученые отмечают, что некоторые виды рака, такие как рак груди и простаты, не были включены в отчет из-за невозможности найти надежные показатели деления стволовых клеток в научной литературе. Они надеются, что другие ученые помогут уточнить их статистическую модель, найдя более точные скорости деления стволовых клеток.Исследование финансировалось Фондом исследований рака Вирджинии и Д.К.
Людвига, Фондом Люстгартена для исследований рака поджелудочной железы, Исследовательским центром рака поджелудочной железы Сола Голдмана и Национальным институтом рака при Национальном институте здравоохранения (гранты P30-CA006973, R37-CA43460, RO1-CA57345 и P50-CA62924).