Повреждение дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) в раковых клетках иногда приводит к тому, что отдельные участки хромосом отрываются и начинают существовать отдельно. Исследователи сравнивают их с айсбергами, отколовшимися от ледника: такие фрагменты могут быть небольшими по размеру, но серьёзно влиять на поведение опухоли.
Учёные из Института медицинских открытий Санфорда Бернхэма Пребиса (Sanford Burnham Prebys) и сотрудничающих научных центров показали, что лабораторные модели детских опухолей в значительной степени сохраняют эти необычные элементы ДНК. Это важно, потому что такие модели можно использовать для изучения устойчивости рака к лечению.
Работа опубликована 28 мая 2026 года в журнале Genome Medicine.
Что такое внехромосомная ДНК
Обычно большая часть ДНК клетки находится внутри хромосом — структур, где упакована наследственная информация. Но при повреждениях генома, то есть всего набора генетического материала клетки, отдельные участки могут отделяться от хромосом.
Такие кольцевые элементы называют внехромосомной ДНК (extrachromosomal DNA, ecDNA). Они имеют округлую форму и могут нести дополнительные копии генов, которые помогают опухоли расти. Такие гены называют онкогенами — это участки ДНК, которые при неправильной работе способны поддерживать злокачественный процесс.
Внехромосомную ДНК впервые описали ещё в 1965 году. В 1978 году учёные показали на мышах, что она может повышать устойчивость раковых клеток к химиотерапии. Более поздние исследования связали такие ДНК-кольца с агрессивными опухолями и худшими клиническими исходами.
Зачем понадобились модели опухолей
Команда Лукаса Чавеса (Lukas Chavez), научного сотрудника программы генома и эпигенетики рака в Sanford Burnham Prebys, хотела изучить роль внехромосомной ДНК при опухолях головного мозга у детей.
Для этого часто используют модели ксенотрансплантатов, полученных от пациентов (patient-derived xenograft, PDX). Это исследовательская модель, при которой клетки опухоли человека пересаживают мыши. Так учёные могут наблюдать поведение опухолевых клеток и проверять новые подходы к лечению.
Но оставался важный вопрос: насколько такая модель действительно похожа на исходную опухоль пациента, если речь идёт именно о внехромосомной ДНК?
Что проверили исследователи
Авторы проанализировали почти 300 образцов детских опухолей, относящихся к 31 виду рака, и сравнили их с соответствующими моделями, созданными из тех же опухолевых образцов.
Внехромосомная ДНК была обнаружена чуть менее чем в трети образцов. Эти элементы содержали дополнительные копии онкогенов. Причём набор таких генов соответствовал закономерностям, ранее найденным в крупных исследованиях тысяч детских опухолей.
Затем учёные сосредоточились на группе, где были доступны данные секвенирования генома — то есть «прочтения» последовательности ДНК — как для исходной опухоли, так и для созданной из неё модели.
Насколько модели совпали с опухолями
По словам Лукаса Чавеса (Lukas Chavez), более чем в 80% моделей наличие внехромосомной ДНК совпадало с исходными опухолями. Сами последовательности этих ДНК-элементов также в основном были похожи в парах «опухоль пациента — модель».
Исследователи также подтвердили, что число дополнительных копий онкогенов в исходных опухолях и соответствующих моделях было сходным. Это повышает доверие к таким моделям как инструменту изучения того, как внехромосомная ДНК помогает раковым клеткам выживать и приспосабливаться.
Что показал анализ отдельных клеток
Затем команда использовала секвенирование отдельных клеток. Этот метод позволяет увидеть не только среднюю картину по опухоли, а различия между отдельными раковыми клетками внутри одного образца.
В одной паре «опухоль головного мозга — модель» почти каждая клетка исходной опухоли содержала внехромосомную ДНК, и такая же картина сохранилась в модели.
Во второй паре ситуация была иной: в исходной опухоли такие элементы были менее чем у одной клетки из десяти. Но в модели они оказались почти во всех клетках.
По словам Ришаана Кенкре (Rishaan Kenkre), научного сотрудника лаборатории Лукаса Чавеса (Lukas Chavez) и первого автора работы, это может означать, что клетки с внехромосомной ДНК получили преимущество и лучше разрастались при создании модели.
Почему это важно для лечения рака
Если опухолевые клетки с внехромосомной ДНК действительно легче выживают, быстрее растут или лучше переносят лечение, они могут играть важную роль в рецидивах — возвращении болезни после терапии.
Это особенно важно для детской онкологии, где исследователям нужно понять, почему некоторые опухоли становятся устойчивыми к химиотерапии или лучевой терапии. Лучевая терапия — это лечение с помощью ионизирующего излучения, которое повреждает ДНК опухолевых клеток. Но если часть клеток умеет быстро приспосабливаться, лечение может оказаться менее эффективным.
Авторы планируют использовать эти модели, чтобы проследить, как внехромосомная ДНК меняется со временем, когда раковые клетки сталкиваются с химиотерапией или облучением.
Что это значит для пациентов
Исследование не предлагает готовое лечение и не меняет терапию прямо сейчас. Его значение — в другом: оно подтверждает, что модели, созданные из опухолей пациентов, подходят для изучения опасного механизма, связанного с устойчивостью рака.
Чем точнее учёные поймут, какие клетки переживают лечение и почему, тем выше шанс найти новые уязвимые места опухоли. В будущем это может помочь точнее подбирать лечение детям с агрессивными видами рака.
В более широком контексте работа подчёркивает, что опухоль — это не однородная масса одинаковых клеток. Даже небольшая группа клеток с особыми генетическими свойствами может менять течение болезни. Ранее МКБ-11 писал, что молекулярные механизмы внутри опухолевых клеток могут объяснять агрессивность и устойчивость детского рака костей.
Литература
Kenkre R. et al. Preservation and clonal behavior of extrachromosomal DNA in patient-derived xenograft models of childhood cancers // Genome Medicine. 2026. DOI: 10.1186/s13073-026-01676-0.