Ученые выяснили, что рост опухолей влияет на их генетику

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology & Evolution, ученые из Института Фрэнсиса Крика (Francis Crick Institute) разработали компьютерную модель для анализа того, как рост опухолей влияет на их генетический состав. Используя новую модель, ученые определили связь между ростом и формой опухоли, а также тем, насколько быстро может прогрессировать рак у пациента.

Новизна исследования

По мере того как раковые клетки мутируют, некоторые из них получают преимущество за счет мутаций, которые повышают вероятность их выживания, деления и создания группы более приспособленных клеток. Данная группа может побеждать других, чтобы стать доминирующей, например, если они эволюционировали, чтобы выжить в условиях с низким содержанием питательных веществ или кислорода. Этот процесс эволюции опухоли очень сложен и зависит от многих факторов, в том числе от того, как растет опухоль. 

Материалы и методы исследования

Ученые использовали компьютерную модель для изучения 2-х типов опухолевого роста при раке почки: одного, при котором рост является постоянным по всей опухоли (модель роста объема), и другого, при котором рост ограничен на поверхности (модель поверхностного роста).

Компьютерная модель поможет в анализе того, как рост опухолей влияет на их генетический состав

В модели роста объема реализовано 2 сценария. 

В некоторых случаях единственная подходящая группа генетически связанных раковых клеток возникала в опухоли на ранней стадии. В других случаях опухоли не образовывали новую подходящую группу, а скорее исходная группа родительских раковых клеток оставалась доминирующей. В модели поверхностного роста наблюдалось обширное генетическое разнообразие с различными группами подходящих клеток, формирующихся на поверхности. Ученые предполагают, что это создает конкурентную среду, в которой разные группы клеток вынуждены развиваться быстрее.

Исследователи подтвердили свою модель, используя данные 66 опухолей, проанализированных в рамках исследования TRACERx Renal. Ссылаясь на модель и данные об опухоли, исследователи обнаружили, что разные скорости прогрессирования опухоли в реальном мире соответствуют разным моделям роста. Например, опухоли, которые быстро прогрессировали, соответствовали модели объемного роста, в которой с самого начала присутствовала одна подходящая группа клеток, в то время как опухоли, которые не развивались, соответствовали модели роста объема, в которой родительская группа клеток оставалась доминирующей.

Практическая значимость работы

Новая модель также позволяет понять, как разные типы роста влияют на форму опухолей. Опухоли объемного роста росли наружу и имели более однородную форму, в то время как опухоли поверхностного роста демонстрировали выпуклости на поверхности, где росли группы более приспособленных раковых клеток.

Авторы другого исследования утверждают, что бронхиальная астма снижает риск опухолей головного мозга.