Хромосомный тест на жестокость
В норме, когда клетки делятся, хромосомы расщепляются пополам по-братски. Но иногда в раковых клетках что-то идет не так. Вот почему клетки в конечном итоге получают разное число хромосом, и достаточно часто они не пережили процесс деления невредимыми. Изображения флуоресцентно меченных раковых клеток теперь позволяют сделать первоначальные выводы о том, какие механизмы, ответственные за неравномерное распределение. В начале клеточного деления у человека 23 пары хромосом, каждая из которых состоит из двух хроматид, лежат близко друг к другу в центре клетки. При этом на противоположных полюсах клетки образуются так называемые центриоли. От них нитевидные микротрубочки отходят к отдельным хроматидам и образуют веретено. Когда клетка делится, хроматиды расходятся и тянутся микротрубочками к полюсам. Там образуются два идентичных кластера хроматид, каждый из которых несет генетические инструкции для дочерних клеток. Теперь клетка начинает сужаться посередине, пока две дочерние клетки полностью не разделятся.
В раковых клетках, однако, этот процесс не так гладок. Уильям Сондерс, Сюзанна Голлин и их коллеги из Университета Питтсбурга использовали флуоресцентные красители для маркировки клеточных структур, участвующих в делении раковых клеток ротовой полости. Это позволило им наблюдать, что происходит, когда раковые клетки делятся (Proceedings of the National Academy of Sciences, 4 января 2000 г.).
В серии экспериментов ученым удалось доказать, что в раковых клетках развиваются не два, а три или четыре полюса веретена, каждый со своими микротрубочками. Это привело к причудливым Y-образным или крестообразным шпинделям. Присутствующий в полюсах веретена белок Nuclear Mitotic Apparatus (NuMA) играет особую роль - как давно подозревали: глыбы белка расщепляются и также прикрепляются к другим случайным местам, где затем формируются новые полюса. Затем хроматиды мигрировали в разные области клеток. Во время клеточного деления случайное расположение хроматид привело к образованию дочерних клеток с разным числом и типом хромосом.
В других экспериментах исследователи обнаружили, как хроматиды в раковых клетках распадаются и воссоединяются, создавая хромосомы с дополнительными участками. Они могут содержать аномальное количество генов, которые способствуют росту раковых клеток. В норме каждая хроматида имеет центромеру, к которой прикрепляются волокна веретена деления. Концы хромосом защищены так называемыми теломерами, чтобы они не слипались с другими. Однако некоторые вещества, такие как сигаретный дым или радиоактивное излучение, повреждают хроматиды, и они разрушаются. Но без защитных теломер новые концы слипаются. Полученная хромосома теперь имеет две центромеры, а также некоторые гены хромосомы дважды. Во время клеточного деления может случиться так, что две центромеры притянутся к противоположным полюсам, и между двумя новообразованными дочерними клетками образуется длинный «хромосомный мост». В конце концов, аномальная хроматида распадается или остается в виде небольшого ядра генеративной клетки.
Если концы хромосом были разорваны, существует высокая вероятность того, что они воссоединятся и снова образуют мост при каждом клеточном делении. Это также увеличивает количество непреднамеренно множественных копий. Эти дублированные сегменты могут содержать несколько копий генов, запускающих рост раковых клеток.
Кроме того, в течение некоторого времени было известно, что курение каким-то образом повреждает хромосомы, приводя, среди прочего, к образованию микроядер, объясняет Сондерс. «Наше исследование показывает, как эти события могут происходить в раковых клетках. Если мы поймем этот процесс, мы сможем вмешаться и предотвратить дополнительную дупликацию генов, которая способствует росту рака», - говорит он.