Нормальная кожа содержит лоскутное одеяло из мутировавших клеток, но очень немногие из них в конечном итоге образуют рак, и ученые теперь раскрыли причину, по которой. Исследователи из института Wellcome Sanger и отделения рака MRC Кембриджского университета генетически модифицировали мышей, чтобы показать, что мутантные клетки кожной ткани конкурируют друг с другом, и выживают только наиболее приспособленные.
Результаты, опубликованные сегодня в Cell Stem Cell, предполагают, что нормальная кожа у людей более устойчива к раку, чем считалось ранее, и может все еще функционировать, пока в ткани происходит битва между мутировавшими клетками.
Немеланомный рак кожи у человека включает два основных типа: базальноклеточный рак кожи и плоскоклеточный рак кожи, оба из которых развиваются на участках кожи, подвергшихся воздействию солнца. Базально-клеточный рак кожи является наиболее распространенным типом рака кожи, тогда как плоскоклеточный рак кожи, как правило, растет быстрее. Ежегодно в Великобритании регистрируется более 140 000 новых случаев немеланомного рака кожи.
Однако каждый человек, подвергшийся воздействию солнечного света, несет в коже множество мутировавших клеток, и лишь очень немногие из них могут развиться в опухоли. Причины этого не совсем понятны.
Впервые исследователи показали, что мутировавшие клетки кожи растут, образуя клоны, которые конкурируют друг с другом. Многие мутантные клоны теряются из ткани в этой конкуренции, которая напоминает отбор видов, происходящий в процессе эволюции. Между тем, кожная ткань эластична и нормально функционирует, пока ее захватывают конкурирующие мутантные клетки.
Профессор Фил Джонс, ведущий автор из Института Wellcome Sanger и отделения рака MRC Кембриджского университета, сказал: "У людей мы видим лоскутное одеяло из мутировавших клеток кожи, которые могут значительно расширяться и покрывать несколько миллиметров ткани. Но почему это не всегда образует рак? Наши тела – сцена эволюционного поля битвы. Конкурирующие мутанты постоянно борются за пространство в нашей коже, где выживают только самые приспособленные."
В исследовании ученые использовали мышей для моделирования мутировавших клеток кожи человека. Исследователи сосредоточились на гене p53, ключевом двигателе немеланомного рака кожи.
Команда создала генетический «переключатель», который при включении заменял p53 идентичным геном, включая эквивалент изменения основы из одной буквы (как опечатка в слове). Это изменило белок p53 и дало мутантным клеткам преимущество перед своими соседями. Мутировавшие клетки быстро росли, распространялись и захватывали кожную ткань, которая становилась толще на вид. Однако через шесть месяцев кожа вернулась в нормальное состояние, и не было визуальных различий между нормальной кожей и мутантной кожей.
Затем команда исследовала роль воздействия солнца на мутации клеток кожи. Исследователи освещали мышей с мутированным p53 очень низкими дозами ультрафиолетового излучения (ниже уровня солнечных ожогов). Мутировавшие клетки росли намного быстрее, достигая уровня роста, наблюдаемого через шесть месяцев в клонах без УФ-излучения, всего за несколько недель. Однако, несмотря на более быстрый рост, рак все еще не образовался после девяти месяцев воздействия.
Доктор. Касуми Мураи, первый соавтор из Института Wellcome Sanger, сказала: "Мы не наблюдали, чтобы ни одна мутантная колония клеток кожи захватила достаточно, чтобы вызвать рак, даже после воздействия ультрафиолета. Воздействие солнечного света постоянно создавало новые мутации, которые превосходили мутации p53. Мы обнаружили, что кожа выглядела совершенно нормальной после того, как мы направили на мышей ультрафиолетовый свет, что указывает на то, что ткани невероятно хорошо спроектированы, чтобы выдерживать эти мутации и все еще функционировать."
Доктор. Бен Холл, старший автор из онкологического отделения MRC Кембриджского университета, сказал: "Причина, по которой люди заболевают немеланомным раком кожи, заключается в том, что большая часть их кожи со временем была колонизирована конкурирующими мутантными клетками. Это исследование показывает, что чем больше мы подвергаемся воздействию солнечного света, тем больше он вызывает новые мутации и конкуренцию в нашей коже. Со временем выжившая мутация может перерасти в рак."