Радиация вызывает рак. Исследование CU показывает возможный способ предотвратить это.
Организм разработал способы избавления от дефектных стволовых клеток. Исследование онкологического центра Университета Колорадо, опубликованное сегодня в журнале Stem Cells, показывает, что одним из этих способов является "программа" что заставляет стволовые клетки, поврежденные радиацией, дифференцироваться в другие клетки, которые больше не могут выжить вечно. Радиация заставляет стволовые клетки терять "стволовость." В этом есть смысл: вы не хотите, чтобы поврежденные стволовые клетки оставались вокруг, чтобы вытащить поврежденные клетки.
Исследование также показывает, что эта же мера защиты "запрограммированная посредственность" который отсеивает стволовые клетки, поврежденные радиацией, позволяет раку крови расти в тех случаях, когда облучено все тело. И перепрограммируя эту защиту, мы сможем предотвратить рак после облучения всего тела.
"Тело не эволюционировало, чтобы иметь дело с протекающими ядерными реакторами и компьютерной томографией. Он эволюционировал, чтобы иметь дело только с несколькими клетками одновременно, получающими опасные дозы радиации или другие нарушения их ДНК," говорит Джеймс ДеГрегори, доктор философии, исследователь онкологического центра CU, профессор биохимии и молекулярной генетики Медицинской школы CU и старший автор статьи.
ДеГрегори, докторант Кортни Флинор и его коллеги исследовали влияние излучения всего тела на стволовые клетки крови мышей. В этом случае облучение увеличивало вероятность того, что клетки в системе гемопоэтических стволовых клеток будут дифференцироваться. Только, хотя большинство следовало этой инструкции, некоторые не сделали этого. Стволовые клетки с очень специфической мутацией были способны не подчиняться инструкции дифференцировать и сохранять свои "стволовость". Генетическое ингибирование гена C / EBPA позволило нескольким стволовым клеткам сохранить способность действовать как стволовые клетки. При удалении конкуренции со стороны других здоровых стволовых клеток стволовые клетки с пониженным C / EBPA смогли доминировать в системе производства клеток крови. Таким образом, система крови перешла от клеток C / EBPA + к преимущественно клеткам C / EBPA-.
Мутации и другие генетические изменения, приводящие к ингибированию гена C / EBPA, связаны с острым миелоидным лейкозом у людей. Таким образом, не мутации, вызванные радиацией, а система крови, перестроенная дефектными стволовыми клетками, создает риск рака у людей, переживших радиацию.
"Речь идет об эволюции, движимой естественным отбором," ДеГрегори говорит. "В здоровой системе крови здоровые стволовые клетки превосходят стволовые клетки, у которых есть мутация C / EBPA. Но когда радиация снижает здоровье и жизнеспособность (то, что мы называем «приспособленностью») популяции стволовых клеток, мутировавшие клетки, которые были там все время, внезапно получают возможность взять верх."
Подумайте об этом с точки зрения бурундуков и белок: сокращение популяции бурундуков в экосистеме может позволить белкам процветать, особенно если способ уменьшения количества бурундуков изменяет экосистему в пользу белок, подобно тому, как радиация меняет организм в пользу C / EBPA-мутантные стволовые клетки).
Эти исследования не просто говорят нам, почему радиация заставляет гемопоэтические стволовые клетки (ГСК) дифференцироваться; они также показывают, что, активируя путь поддержания стволовых клеток, мы можем предотвратить это. Даже через несколько месяцев после облучения искусственная активация сигнального пути NOTCH облученных HSC позволяет им действовать "стемми" снова – перезапуск линии сборки клеток крови в этих HSC, которые в противном случае дифференцировались бы в ответ на радиацию.
Когда ДеГрегори, Флинор и его коллеги активировали NOTCH в ранее облученных HSC, это сдерживало популяцию опасных клеток C / EBPA. Конкуренция со стороны не-C / EBPA-мутантных стволовых клеток, приспособленность которых восстанавливается активацией NOTCH, означала, что не было эволюционного пространства для C / EBPA-мутантных стволовых клеток.
"Если бы я работал в ситуации, когда я мог испытать облучение всего тела, я бы заморозил кучу своих HSC," ДеГрегори говорит, объясняя, что вливание здоровых HSC после радиационного воздействия, вероятно, позволит здоровой системе крови вытеснить подвергшиеся облучению HSC с их "запрограммированная посредственность" (повышенная дифференциация) и даже HSC с мутациями, вызывающими рак. "Но есть также надежда, что в будущем мы сможем предложить препараты, которые восстановят жизнеспособность стволовых клеток, оставшихся после облучения."