Исследование показало, почему большинство курильщиков не заболевают раком легких
Курение сигарет в подавляющем большинстве случаев является основной причиной рака легких, однако лишь у меньшинства курильщиков развивается это заболевание. Исследование, проведенное под руководством ученых из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна и опубликованное сегодня в журнале Nature Genetics, предполагает, что некоторые курильщики могут иметь надежные механизмы, которые защищают их от рака легких, ограничивая мутации. Полученные данные могут помочь выявить тех курильщиков, которые подвержены повышенному риску заболевания и поэтому нуждаются в особенно тщательном наблюдении.
"Это может оказаться важным шагом на пути к профилактике и раннему выявлению риска развития рака легких и отказаться от нынешних геркулесовых усилий, необходимых для борьбы с болезнью на поздних стадиях, на которые приходится большая часть расходов на здравоохранение и страданий", - сказал Саймон Спивак, доктор медицинских наук, профессор медицины, эпидемиологии и здоровья населения, генетики в Эйнштейне и пульмонолог в Montefiore Health System.
Долгое время считалось, что курение приводит к раку легких, вызывая мутации ДНК в нормальных клетках легких.
"Но до нашего исследования это не было доказано, поскольку не существовало способа точного количественного определения мутаций в нормальных клетках", - говорит Ян Видж, доктор философии, соавтор исследования, профессор и заведующий кафедрой генетики, профессор офтальмологии и визуальных наук, заведующий кафедрой молекулярной генетики Лолы и Сола Крамер в Эйнштейне (также работает в Центре одноклеточной омики Медицинской школы Университета Цзяотун в Шанхае, Китай). Доктор Видж преодолел это препятствие несколько лет назад, разработав усовершенствованный метод секвенирования целых геномов отдельных клеток.
Методы секвенирования целых геномов отдельных клеток могут приводить к ошибкам секвенирования, которые трудно отличить от истинных мутаций, что является серьезным недостатком при анализе клеток, содержащих редкие и случайные мутации. Доктор Видж решил эту проблему, разработав новую методику секвенирования под названием одноклеточная амплификация с множественным смещением (SCMDA). Как сообщается в журнале Nature Methods в 2017 году, этот метод учитывает и уменьшает ошибки секвенирования.
Эйнштейновские исследователи использовали SCMDA для сравнения мутационного ландшафта нормальных эпителиальных клеток легких (то есть клеток, выстилающих легкие) двух типов людей: 14 никогда не куривших людей в возрасте от 11 до 86 лет и 19 курильщиков в возрасте от 44 до 81 года, которые выкурили максимум 116 пачек в год. (Один пачечный год курения равен 1 пачке сигарет, выкуриваемой в день в течение одного года). Клетки были собраны у пациентов, которые проходили бронхоскопию для диагностических тестов, не связанных с раком.
"Эти клетки легких живут годами, даже десятилетиями, и поэтому могут накапливать мутации с возрастом и курением", - говорит доктор Спивак. "Из всех типов клеток легких эти клетки являются одними из наиболее склонных к раку"
Исследователи обнаружили, что мутации (однонуклеотидные варианты и небольшие вставки и делеции) накапливаются в клетках легких некурящих людей по мере их старения, и что значительно больше мутаций было обнаружено в клетках легких курильщиков.
"Это экспериментально подтверждает, что курение повышает риск развития рака легких за счет увеличения частоты мутаций, как и предполагалось ранее", - сказал доктор Спивак. "Вероятно, это одна из причин, почему так мало некурящих людей заболевают раком легких, в то время как от 10% до 20% курильщиков заболевают"
Еще один результат исследования: Количество клеточных мутаций, обнаруженных в клетках легких, увеличивалось по прямой линии с количеством лет курения в пачках - и, предположительно, риск развития рака легких также увеличивался. Но интересно, что рост клеточных мутаций прекратился после 23 пачек в год.
"У самых заядлых курильщиков не было самого высокого бремени мутаций", - сказал доктор Спивак. "Наши данные позволяют предположить, что эти люди могли выживать так долго, несмотря на сильное курение, потому что им удалось подавить дальнейшее накопление мутаций. Такое нивелирование мутаций может быть связано с тем, что у этих людей были очень эффективные системы восстановления повреждений ДНК или детоксикации сигаретного дыма"
Это открытие привело к новому направлению исследований. "Теперь мы хотим разработать новые анализы, которые позволят измерить способность человека к восстановлению ДНК или детоксикации, что может предложить новый способ оценки риска развития рака легких", - сказал доктор Видж.
