Рак не появляется за одну ночь. Иногда нужны десятилетия, чтобы изменения в геноме, ведущие к болезни, превратились в злокачественную опухоль. Ученые из Немецкого центра исследования рака (DKFZ) придумали способ, который впервые позволяет восстановить хронологию развития раковых клеток — их эволюцию — всего по одному образцу ткани. Это направление науки еще молодое, но цель у исследователей амбициозная: научиться ловить рак на ранней стадии и, возможно, даже останавливать его до того, как он станет угрозой.

Результаты опубликованы в издании Nature Genetics.

Эволюция работает не только в природе, но и внутри нас. Клетки конкурируют между собой: те, что быстрее делятся или устойчивее к повреждениям, вытесняют остальных. Иногда это полезно, но когда верх берут раковые клетки, здоровые ткани проигрывают.

Томас Хёфер и его команда хотят разгадать, как именно эволюционируют раковые клетки.

Мы мечтаем создать новый способ ранней диагностики. Между первой мутацией и появлением опухоли могут пройти десятки лет — и если вмешаться в этот процесс, можно предотвратить болезнь, — говорит он.

Пока это лишь идея, но их метод SCIFER — первый шаг к ее воплощению.

SCIFER умеет восстанавливать историю клонов клеток — групп, произошедших от одной «родительской» клетки. Он выявляет опасные клоны на ранних стадиях, анализируя мутации. Эти случайные изменения в ДНК накапливаются со временем, и по их узору можно понять, как развивались клетки.

Большинство мутаций нейтральны: они не вредят и не помогают клетке. Но если вдруг появляется «плохая» мутация, которая дает клетке преимущество, это меняет всю картину, — объясняет Хёфер.

По этим изменениям ученые вычисляют, когда возникла опасная мутация и как быстро растет клон клеток.

Метод тестировали на образцах костного мозга здоровых добровольцев — их предоставили коллеги из Оксфорда.

Мутация в онкогене — гене, способном спровоцировать рак, — не всегда приводит к болезни. Например, в мозге находили клетки с активными онкогенами, которые размножались быстрее обычного, но опухоль так и не появилась. Видимо, в организме есть механизмы, сдерживающие опасные изменения.

Онкоген — это ген, который в нормальном состоянии помогает клеткам расти и делиться, но если он «ломается» (например, из-за мутации) и остается постоянно включенным, клетка может начать бесконтрольно размножаться, что повышает риск рака.

Обычно для развития рака нужно несколько мутаций плюс влияние внешних факторов — например, воспаление. Теперь ученые хотят выяснить, что именно толкает клетки к злокачественному перерождению и как этому помешать.

Прадип Вайас, гематолог из Оксфорда, приводит пример: миелодиспластический синдром (МДС), при котором нарушается кроветворение. Иногда он перерастает в лейкемию, но не у всех пациентов. Если научиться точно определять группу риска, можно будет действовать на опережение. Хёфер считает, что SCIFER поможет в этом.

• Главный потенциал SCIFER — в ранней диагностике. Если метод доведут до клинического применения, он позволит выявлять предраковые изменения за годы до появления симптомов. Это особенно важно для людей с наследственной предрасположенностью или работающих во вредных условиях.
• Вторая перспектива — персонализированная профилактика. Зная, какие мутации уже есть у пациента, врачи смогут точнее оценивать риски и предлагать меры: от изменения образа жизни до превентивной терапии.
• Наконец, метод поможет изучать саму природу рака. Почему одни мутации приводят к опухоли, а другие нет? Какие факторы среды «подталкивают» клетки к злокачественности? Ответы на эти вопросы могут перевернуть онкологию.

SCIFER пока тестировали только на здоровых людях. Не факт, что метод так же точно сработает при уже начавшемся раке, где мутаций гораздо больше, а их картина сложнее. Кроме того, анализ требует высокоточной аппаратуры и сложных вычислений — вряд ли в ближайшие годы он станет массовым.

Ранее российские ученые создали инструмент для раннего выявления рака.