Старение и рак: виновата эпигенетика
Давно известно, что возраст является основным фактором риска развития многих типов злокачественных опухолей. Однако причины этого до конца не ясны. Исследователи предполагают, что одним из механизмов, лежащих в основе этого феномена, является метилирование ДНК – один из эпигенетических механизмов, регулирующих экспрессию генов без внесения изменений в последовательность ДНК. Этот процесс заключается в присоединении к цепочке ДНК химических меток – метильных групп, – что приводит к активации или блокированию активности тех или иных генов за счет изменения взаимодействий между ДНК и внутриклеточной системой белкового синтеза.
Ученые из Национального института изучения санитарного состояния окружающей среды США доктор Цзунли Сюй (Zongli Xu) и доктор Джек Тейлор (Jack Taylor) идентифицировали в человеческом геноме регионы метилирования ДНК, изменяющиеся с возрастом. Они также продемонстрировали, что для некоторых из регионов, степень метилирования которых значительно увеличивается по мере старения, также характерен неадекватно высокий уровень метилирования в клетках различных типов рака.
Эти наблюдения были сделаны в результате анализа данных, полученных при обработке образцов крови, собранных в рамках Sister Study («Сестринское исследование»). Целью этого исследования национального масштаба является попытка установить внешние и генетические причины развития рака молочной железы и других заболеваний. Всего в исследовании приняло участие более 50 000 женщин, у сестер которых выявлен рак молочной железы.
Авторы проанализировали образцы крови 1 000 женщин с помощью микрочипов, анализирующих 27 000 специфичных регионов метилирования. Примерно в 30% регионов наблюдалось ассоциированное с возрастом увеличение уровня метилирования. Последующее сопоставление полученных данных с результатами трех более мелких исследований, проведенных с использованием тех же микрочипов, подтвердило выявленную закономерность для 749 регионов метилирования. В качестве дополнительной проверки ученые сравнили полученные результаты с данными о метилировании клеток нормальных тканей и семи различных типов злокачественных опухолей, содержащимися в Атласе ракового генома – базе данных, основанной Национальным институтом изучения рака и Национальным институтом изучения генома человека США.
По словам доктора Тейлора, метилирование ДНК является компонентом нормального процесса старения и характерно для генов, вовлеченных в развитие клеток. Для злокачественных клеток часто характерны нарушения метилирования ДНК, однако авторов удивил тот факт, что 70-90% регионов ассоциированного со старением повышенного метилирования демонстрировали высокие уровни метилирования в клетках всех семи типов рака. Тейлор предполагает, что возрастное метилирование может приводить к снижению экспрессии определенных генов, что облегчает переход клеток в злокачественное состояние.
Авторы также определили нормальную скорость появления возрастных регионов повышенного метилирования в организме, которая соответствует появлению одного такого региона в год. То есть к 50-летнему юбилею в геноме человека накапливается 50 регионов повышенного метилирования.
В рамках следующего этапа исследования авторы планируют проанализировать большее количество образцов с помощью более нового микрочипа, позволяющего изучать метилирование 450 000 регионов генома. В результате они надеются выяснить, влияют ли воздействия внешней среды, испытываемые человеком в детском и взрослом возрасте, на характер метилирования ДНК.
Статья Z. Xu et al. Genome-wide age-related DNA methylation changes in blood and other tissues relate to histone modification, expression and cancer опубликована в журнале Carcinogenesis.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам National Institute of Environmental Health Sciences:
NIH Study Offers Insight into Why Cancer Incidence Increases with Age.
05.02.2014