Naukowcy odkryli nowy sposób na zwalczanie trudnych do leczenia nowotworów, który może w przyszłości zrewolucjonizować terapię tych chorób. Badacze z zespołu eDyNAmiC, działającego w ramach inicjatywy Cancer Grand Challenges, opublikowali trzy przełomowe artykuły w prestiżowym czasopiśmie Nature. Odkrycia te rzucają nowe światło na zachowanie tzw. pozachromosomowego DNA (ecDNA), niewielkich, okrągłych fragmentów DNA, które są powszechne w najbardziej agresywnych rodzajach nowotworów, takich jak glejak, rak piersi potrójnie ujemny czy drobnokomórkowy rak płuc.
Pozachromosomowe DNA – nowa perspektywa w leczeniu nowotworów
ecDNA, czyli pozachromosomowe DNA, to struktury DNA, które nie znajdują się wewnątrz chromosomów. Są one szczególnie niebezpieczne, ponieważ zawierają geny sprzyjające rozwojowi nowotworów. Ponadto, ecDNA pozwala komórkom rakowym na szybkie zmiany w ich genomie, co umożliwia im unikanie terapii i rozwój odporności na leczenie. Odkrycie, jak celować w komórki nowotworowe zawierające ecDNA, jest ważnym krokiem w kierunku skuteczniejszego leczenia tych złośliwych nowotworów.
W jednym z artykułów badacze odkryli lek, który specyficznie atakuje komórki nowotworowe posiadające ecDNA, jednocześnie oszczędzając zdrowe komórki. To daje nadzieję na przyszłe terapie, które mogą być mniej inwazyjne i bardziej skuteczne.
Jak ecDNA wpływa na rozwój nowotworów?
Nasze DNA zazwyczaj znajduje się w chromosomach, które zapewniają, że podczas podziału komórki DNA jest dokładnie kopiowane. Jednak ecDNA jest „zbiegłym” materiałem genetycznym, który istnieje poza chromosomami w postaci małych okręgów. W przeciwieństwie do chromosomów, ecDNA nie przestrzega tych samych zasad, co daje komórkom nowotworowym przewagę. Mogą one szybciej adaptować się, rosnąć i unikać odpowiedzi immunologicznej organizmu.
W badaniach wykazano, że obecność ecDNA jest dość rzadka w zdrowych komórkach, ale często występuje w komórkach nowotworowych, szczególnie w bardziej zaawansowanych stadiach choroby. Badacze odkryli także, że ecDNA może zawierać geny, które pomagają komórkom nowotworowym unikać układu odpornościowego, co utrudnia skuteczne leczenie.
Przełomowe odkrycia
W jednym z artykułów zespół badaczy odkrył unikalne biologiczne właściwości ecDNA. W przeciwieństwie do chromosomalnego DNA, które replikuje się w sposób uporządkowany, ecDNA replikuje się chaotycznie, co przyczynia się do szybkiego rozwoju nowotworu i jego oporności na leczenie. Ta „anarchia” w replikacji sprawia, że guzy mogą rosnąć szybciej i być trudniejsze do zwalczenia.
Ciekawym odkryciem było również stwierdzenie, że ecDNA nie tylko sprzyja rozwojowi nowotworów, ale może również zawierać „altruistyczne onkogeny”, których jedynym zadaniem jest wspieranie innych genów nowotworowych. Takie mechanizmy pozwalają komórkom rakowym na szybkie adaptowanie się do zmian środowiskowych i zdobywanie przewagi nad zdrowymi komórkami.
Konsekwencje kliniczne
Zespół badaczy przeanalizował sekwencje DNA prawie 15 tysięcy pacjentów cierpiących na różne rodzaje nowotworów. Wyniki pokazały, że ecDNA jest obecne w około 17,1% próbek nowotworowych, przy czym najwyższy odsetek dotyczył raka piersi. Co więcej, ecDNA było bardziej rozpowszechnione w późniejszych stadiach choroby, co sugeruje, że odgrywa kluczową rolę w rozwoju oporności nowotworów na leczenie.
Jak podkreślił dr Chris Bailey z Francis Crick Institute, ecDNA nie tylko napędza wzrost nowotworu, ale także pomaga komórkom rakowym unikać wykrycia przez układ odpornościowy. To odkrycie może pomóc w przyszłym projektowaniu terapii, które będą skuteczniej zwalczać agresywne nowotwory.
Lek, który celuje w ecDNA
Jednym z najważniejszych odkryć zespołu badawczego było zidentyfikowanie leku, który skutecznie niszczy komórki nowotworowe zawierające ecDNA. Lek BBI-2779, opracowany przez firmę biotechnologiczną Boundless Bio, działa poprzez atakowanie białka CHK1, które odgrywa kluczową rolę w ochronie ecDNA podczas jego replikacji. Kiedy funkcja CHK1 zostaje zahamowana, komórki rakowe nie są w stanie naprawić uszkodzeń DNA i giną.
W testach na myszach BBI-2779 skutecznie zmniejszał wzrost guza i zapobiegał oporności na inny lek przeciwnowotworowy, który był stosowany w badaniu. To daje nadzieję, że BBI-2779 może być skutecznym narzędziem w walce z najbardziej agresywnymi nowotworami.
Co dalej?
Zespół badawczy nie zamierza spocząć na laurach i kontynuuje prace nad lepszym zrozumieniem, jak ecDNA wpływa na układ odpornościowy. Celem jest odkrycie sposobu na reaktywację systemu immunologicznego w walce z nowotworami. Badacze chcą również zidentyfikować inne mechanizmy związane z ecDNA, które mogłyby stać się celami dla nowych terapii.
Firma Boundless Bio nadal prowadzi badania nad BBI-2779, aby sprawdzić, czy lek ten będzie równie skuteczny u ludzi. Jeśli dalsze testy zakończą się sukcesem, lek ten może stać się potężnym narzędziem w leczeniu najtrudniejszych do zwalczenia nowotworów.
To odkrycie może oznaczać nową erę w terapii onkologicznej, dając nadzieję pacjentom, którzy do tej pory mieli ograniczone możliwości leczenia.
