По словам ученого Калифорнийского университета в Сан-Франциско, который руководил новым исследованием по обнаружению мутаций ДНК в отдельных клетках кожи, риск меланомы, самого смертельного рака кожи, можно оценить задолго до обнаружения каких-либо подозрительных родинок.
Повреждение кожи от солнца со временем накапливается, но часто не очевидно для глаз. Однако ДНК в клетках кожи также накапливает повреждения в течение многих лет воздействия ультрафиолетовых лучей солнца, и это повреждение можно измерить.
По словам старшего автора А. Хантер Шайн, Ph.D., доцент кафедры дерматологии UCSF. Исследование было опубликовано в журнале Nature 7 октября.
"Оказывается, множество отдельных клеток в так называемой нормальной коже пронизаны мутациями, связанными с меланомой, которые являются результатом воздействия солнца," сказал Шайн, член Универсального онкологического центра UCSF Helen Diller Family. "Меланома является конечной точкой, чаще всего наблюдаемой только после десятилетий мутационного повреждения, но некоторые люди подвергаются большему риску, чем другие. С помощью разработанных нами методов можно более внимательно наблюдать за теми, у кого больше всего накопленных мутаций, и они могут выбрать лучшую защиту от воздействия солнца."
Меланома возникает в клетке кожи, называемой меланоцитом, и в центре внимания исследования Nature. Меланоциты производят пигмент меланин, который помогает защитить клетки кожи, в том числе гораздо более многочисленные кератиноциты, от повреждения солнцем. Но наибольший риск представляют меланоциты, когда повреждение ДНК приводит к их неконтролируемому росту.
По данным Американского онкологического общества, заболеваемость меланомой растет. В 2020 году около 100000 человек в США будут диагностированы меланомой и около 6850 умрут. Пожизненный риск меланомы составляет примерно 1 из 38 для белых, 1 из 1000 для чернокожих и 1 из 167 для латиноамериканцев. Меланома может быть удалена хирургическим путем при раннем обнаружении, но ее трудно лечить, когда она распространяется.
В исследовании Nature исследователи секвенировали ДНК меланоцитов в образцах кожи, по одной клетке за раз, чтобы подсчитать мутации, с акцентом на несколько мутаций, которые являются основными факторами возникновения и роста меланомы. Образцы были взяты от шести человек, двух выживших после меланомы и четырех трупов людей, никогда не страдающих меланомой. Все были белыми. Исследователи проанализировали ДНК 133 меланоцитов спины, головы, ног, плеч, ягодиц и ступней.
Исследователи обнаружили, что меланоциты из нормальной кожи рядом с меланомой у бывших больных раком имели поразительно больше мутаций, включая мутации, связанные с меланомой, чем кожа из тех же участков у людей, никогда не болевших меланомой.
По словам Шайна, людей с большим количеством родинок все же следует обследовать, но только 30 процентов меланом возникают из уже существующих родинок.
"Меланомы действительно могут появиться из ниоткуда," Шаин сказал. "В этой работе мы выяснили, что нормальная кожа содержит множество меланоцитов, которые уже демонстрируют некоторые мутации, связанные с раком. По сути, мы обнаружили предшественников 70 процентов меланом, которые возникают не из уже существующих родинок."
Хотя более частое пребывание на солнце ведет к более высокому риску, отношения сложны, сказал Шейн, и связаны с оттенком кожи, врожденной способностью к репарации ДНК и другими факторами. Детские солнечные ожоги могут представлять больший риск, чем профессиональные воздействия в зрелом возрасте, например, работа на открытом воздухе. "Измерение мутаций может быть хорошим способом оценить суммарное влияние всех этих переменных на риск меланомы," Шаин сказал.
Как ни странно, меланома чаще возникает на участках кожи, периодически подвергающихся воздействию солнечного света, таких как спина или бедра, по сравнению с хронически открытыми участками, такими как лицо. В соответствии с этой закономерностью, исследовательская группа Шайна обнаружила больше мутаций в меланоцитах спины и конечностей, чем в коже головы и шеи.
По словам Шайна, одноклеточный анализ, проведенный в исследовании, позволил сосредоточить внимание на относительно редких меланоцитах в коже и выявить клетки с предраковыми мутациями, но для достижения этой цели потребовалось новое сочетание технологических подходов.
Поскольку в одной клетке так мало ДНК по сравнению с типичным биологическим образцом, содержащим множество клеток, ДНК необходимо амплифицировать, чтобы получить достаточное количество. Ферменты, используемые для амплификации ДНК, вносят ошибки, но команда Шейна использовала дополнительные лабораторные методы, чтобы лучше отличать ошибки амплификации от истинных мутаций, и разработала компьютерные алгоритмы для дальнейшего повышения точности анализа.
"Мы ожидаем, что оптимизированная, автоматизированная версия этих методов однажды станет широко доступной для измерения риска меланомы и может служить основой для рекомендаций по скринингу рака," Шаин сказал.