Theo một nghiên cứu mới, các tế bào ung thư có thể nợ một số bản chất hủy diệt của chúng đối với DNA "hình bánh rán" độc đáo.
Nghiên cứu, được công bố hôm nay (20/11) trên tạp chí Nature, đã phát hiện ra rằng, trong một số tế bào ung thư, DNA không đóng gói thành các cấu trúc giống như sợi trong các tế bào khỏe mạnh - thay vào đó, vật liệu di truyền xếp thành một vòng - giống như hình dạng làm cho ung thư tích cực hơn.
"DNA truyền tải thông tin không chỉ theo trình tự mà còn cả hình dạng của nó", Paul Mischel, giáo sư bệnh lý tại Đại học California ở San Diego, cho biết.
Như bạn có thể nhớ từ lớp sinh học, hầu hết DNA của chúng ta được đóng gói chặt chẽ bên trong nhân của tế bào trong các cấu trúc được gọi là nhiễm sắc thể. Hầu như tất cả các tế bào đều có 23 cặp nhiễm sắc thể, mỗi cặp bao gồm khoảng 6 feet (1,82 mét) DNA được quấn chặt quanh các nhóm protein đóng vai trò là một giàn giáo.
Cấu trúc bị kẹt này cho phép một số gen có thể truy cập được bằng các phân tử "đọc" và thực hiện các hướng dẫn di truyền, trong khi các gen khác bị ẩn. Kết quả là máy móc được điều tiết cao giúp tế bào không thực hiện các hướng dẫn di truyền không mong muốn và sao chép (tạo ra "tế bào con" mới) một cách thất thường.
"Tất cả mọi thứ chúng tôi đã học về di truyền học đều nói rằng những thay đổi sẽ chậm", Mischel nói với Live Science. Nhưng nhiều năm trước, Mischel và nhóm của ông đã phát hiện ra rằng trong một loại ung thư não nhất định gọi là glioblastoma, các khối u "dường như có thể thay đổi với tốc độ không có ý nghĩa gì". Các tế bào khối u, khi chúng phân chia thành các tế bào con, dường như bằng cách nào đó khuếch đại sự biểu hiện của gen gây ung thư - các gen có thể biến đổi một tế bào thông thường thành một tế bào ung thư.
Hóa ra rằng một số bản sao của các gen gây ung thư đã "tự trói buộc khỏi nhiễm sắc thể", Mischel nói. Theo một bài báo của các tác giả được công bố trên tạp chí Science năm 2014. Họ đã phát hiện ra rằng những đoạn DNA "ngoại bào" này thực sự xảy ra. trong gần một nửa số bệnh ung thư ở người nhưng hiếm khi được phát hiện trong các tế bào khỏe mạnh, một phát hiện của các tác giả đã báo cáo trong một bài báo được công bố trên tạp chí Nature năm 2017.
Trong nghiên cứu mới này, họ đã tìm ra lý do tại sao ecDNA lại mạnh mẽ như vậy. Một sự kết hợp của hình ảnh và phân tích phân tử cho thấy những đoạn DNA này được quấn quanh protein theo hình vòng, tương tự như DNA tròn được tìm thấy ở vi khuẩn.
Hình dạng chiếc nhẫn này giúp cho máy móc của tế bào dễ dàng tiếp cận với hàng loạt thông tin di truyền - bao gồm cả gen gây ung thư - để nó có thể nhanh chóng phiên mã và biểu hiện chúng (ví dụ, hướng dẫn một tế bào khỏe mạnh biến thành ung thư), Mischel nói. Khả năng tiếp cận dễ dàng này cho phép các tế bào khối u tạo ra một lượng lớn gen gây ung thư, phát triển nhanh chóng và dễ dàng thích nghi với môi trường thay đổi.
Hơn nữa, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng trái ngược với các tế bào khỏe mạnh phân chia gen của chúng cho các tế bào con gái một cách thường xuyên và được mong đợi, các tế bào ung thư này phân phối ecDNA của chúng theo những cách ngẫu nhiên. Nó giống như "một nhà máy sản xuất hàng tấn và hàng tấn gen gây ung thư", dẫn đến một số tế bào con nhận được nhiều bản sao của gen gây ung thư trong một bộ phận tế bào, Mischel nói.
"Đây là một nghiên cứu rất thú vị", Feng Yue, giám đốc Trung tâm Ung thư Ung thư tại Trung tâm Ung thư Lurie thuộc Đại học Tây Bắc, người không tham gia nghiên cứu cho biết. "Công trình này đại diện cho một sự tiến bộ về mặt khái niệm về cách đóng góp của ecDNA vào sự phát sinh ung thư ở người."
Mischel và một số tác giả nghiên cứu khác là đồng sáng lập của Boundless Bio Inc., một công ty đang nghiên cứu các liệu pháp dựa trên DNA-ec. Đồng tác giả nghiên cứu Vineet Bafna cũng là người đồng sáng lập và có lợi ích cổ phần trong công ty Digital Proteomics, nhưng các tác giả cho rằng không có công ty nào tham gia vào nghiên cứu này.
