Ученые выяснили, почему большинство курильщиков не заболевают раком легких

Авторы нового исследования помогли пролить свет на то, почему у большинства курильщиков не развивается рак легких. Ученые исследовали клетки легких курильщиков и некурящих на предмет генетических мутаций, и обнаружили, что курильщики, как правило, имеют больше мутаций в своих клетках, чем некурящие. Исследователи также выявили, что частота мутаций существенно не различалась между заядлыми и менее заядлыми курильщиками. Ученые считают, что в основе этого могут лежать механизмы репарации ДНК, но заявляют, что необходимы дальнейшие исследования.  Исследование опубликовано в научном журнале Nature.

Актуальность исследования

Рак легких является ведущей причиной смерти от рака и тесно связан с курением сигарет. На протяжении десятилетий исследователи выдвигали гипотезы, что химические канцерогены, содержащиеся в сигаретном дыме, повреждают ДНК и приводят к вызывающим рак мутациям. Однако ограничения в методах исследования означали, что до сих пор эта теория не могла быть окончательно доказана, поскольку не было способа точно измерить мутации в нормальных клетках.

Исследователи из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Бронксе (Albert Einstein College of Medicine), штат Нью-Йорк, использовали новые методы для оценки генетических мутаций среди клеток легких у заядлых курильщиков и людей, которые не курили. Ученые обнаружили, что у курильщиков было значительно больше мутаций в клетках легких, чем у некурящих. Однако у заядлых курильщиков было не больше мутаций, чем у менее заядлых курильщиков.

Материалы и методы исследования

Для исследования ученые взяли образцы клеток легких и дыхательных путей у 33 человек, в том числе у:

• 12 взрослых без наличия в анамнезе курения в возрасте от 18 до 86 лет
• 2 подростков без наличия в анамнезе курения
• 19 курильщиков, в том числе 7 бывших и 12 нынешних курильщиков в возрасте 44-81 года

Курильщики сообщили, что выкуривали от 5,6 до 116 пачек сигарет в год. Одна пачка эквивалентна 20 сигаретам.

Для анализа клеток исследователи использовали одноклеточную амплификацию с множественным смещением (SCMDA). Они разработали SCMDA в 2017 году, чтобы уменьшить ошибки секвенирования и лучше идентифицировать мутации по сравнению с другими одноклеточными методами секвенирования всего генома. 

Результаты научной работы

Исследователи обнаружили, что мутации в клетках легких человека накапливаются с возрастом и что у курильщиков мутаций больше, чем у некурящих. Однако ученые отметили, что не наблюдали статистически значимого числа мутаций в генах, вызывающих рак, таких как Notch1, как было обнаружено ранее в исследовании 2020 года.

Это, по словам исследователей, не было неожиданным результатом, поскольку мутации происходят случайным образом, а также потому, что было проанализировано только от трех до восьми ядер. Ученые считают, что более глубокий анализ может привести к другим результатам. Исследователи заявили, что самым интересным открытием было то, что частота мутаций выравнивается после 23 лет курения сигарет. Это означает, что у заядлых курильщиков не обязательно было больше мутаций, чем у мало курящих людей. Кроме этого 

ученые заявили, что это не связано с заболеваемостью раком, поскольку частота мутаций у пациентов с раком существенно не отличалась от тех, у кого не было рака.

Чтобы объяснить, почему частота мутаций выровнялась через 23 года, соавтор исследования доктор Ян Вийг (Jan Vijg), профессор кафедры генетики Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна, комментирует: «Во-первых, некоторые курильщики могут иметь лучшие системы детоксикации, чтобы позаботиться о мутагенных соединениях в табачном дыме, прежде чем смогут нанести вред ДНК геному клетки. Во-вторых, у них могут быть превосходные системы восстановления ДНК, которые заботятся о повреждении ДНК и быстро восстанавливают ее с помощью всего нескольких ошибок, которые обычно вызывают мутации. Мы особенно заинтересованы в этой последней возможности, потому что можем проверить это, используя нашу методологию».

Обсуждение результатов исследования

Однако в своей статье исследователи заявляют, что нет доступных доказательств способности восстанавливать повреждения при минимальной мутационной нагрузке. Тем не менее, подводя итог своей работе, ученые пришли к выводу, что курение увеличивает риск развития рака легких за счет увеличения частоты генетических мутаций. Исследователи добавляют, что их результаты могут также объяснить, почему только у 10-20% курильщиков развивается рак легких, и что это может быть связано с восстановлением ДНК или оптимизацией детоксикации табачного дыма. В конечном счете, исследование обеспечивает рациональную основу для дальнейшей оценки факторов риска рака легких, которые модулируют восприимчивость к мутациям нормальных бронхиальных клеток.

Доктор Вийг объясняет: «Самым серьезным ограничением является то, что мы не можем обнаружить все типы мутаций. Например, большие структурные мутации, которые выбивают более одной или нескольких пар оснований, не могут быть обнаружены в отдельных клетках с помощью нашего метода. Вероятно, таких мутаций не так много, но они оказывают более серьезное влияние на здоровье клетки. Мы работаем над такими методами прямо сейчас».

«Исследователи обнаружили, что мутации происходят с увеличением возраста у курильщиков и некурящих», — заключил доктор Осита Онуга (Osita Onugha), торакальный хирург. «Итак, если вы курите, вам следует бросить курить, чтобы снизить риск».

Авторы другого исследования утверждают, что курение может увеличить риск сердечного приступа из-за повышенной активности тромбоцитов.