Американські вчені з’ясували, що деяким типам раку практично неможливо запобігти. Мутації, які їх викликають, в меншій мірі залежать від факторів середовища і більшою — від помилок в копіюванні ДНК при поділі стовбурових клітин.
Рак — це результат поступового накопичення мутацій, що сприяють неконтрольованому розмноженню клітин і формуванню пухлин. Що викликає ці мутації? Є фактори зовнішні і внутрішні. Зовнішні — це куріння, неправильне харчування, вплив ультрафіолету, сидячий спосіб життя. Так, сонячні промені можуть пошкодити ДНК меланоцитів, через що розвивається меланома. Вплив зовнішніх факторів можна послабити, і саме це називають первинною профілактикою раку. Але мутації можуть передаватися у спадок. Крім того, вони виникають через помилки в копіюванні ДНК при поділі клітин.
Раніше вчені з Університету Джонса Хопкінса припустили, що помилки при копіюванні ДНК можуть служити причиною того, що ракові пухлини частіше виникають в одних тканинах і органах, ніж в інших. Ця гіпотеза не ґрунтувалася на тому, що в США ризик розвитку раку протягом усього життя в певних типах тканин строго корелює з загальною кількістю поділу нормальних стовбурових клітин у цих тканинах.
Кожен раз, коли стовбурова клітина ділиться, відбувається приблизно три мутації в ДНК. Природно, рано чи пізно зміни торкнуться генів, пов’язаних з раковими захворюваннями. Чим частіше клітина ділиться, тим більший ризик. Вчені можуть оцінити відносний ризик формування злоякісної пухлини в різних органах. Визначення вкладу кожного з трьох джерел мутацій (навколишнє середовище, спадковість і ділення) в розвиток раку — більш складне завдання.
У деяких ракових хворих спадковості і ділення достатньо для розвитку хвороби, в інших-одні мутації передалися у спадок (їх можна назвати H-мутаціями), інші — ендогенні — виникли при копіюванні ДНК (R-мутації), а решта — результат зовнішніх факторів (E-мутації). Все це сильно ускладнює загальну картину, однак дослідники все ж знайшли спосіб оцінити внесок усіх трьох джерел. Вони резонно припустили, що R-мутації рівномірно розподілені серед всіх людей даного віку. У той же час спадкові фактори і фактори навколишнього середовища можуть широко варіюватися і по-різному впливати на кожну людину.
Фото: Ed Uthman, MD / Wikimedia
Вчені проаналізували випадки захворювання на рак у 69 країнах, що дозволило охопити умови навколишнього середовища, в яких живуть у загальній складності 4,8 мільярда людей. Дані про захворювання були отримані з архіву Міжнародного агентства з дослідження раку (IARC). З’ясувалося, що для всіх країн спостерігається чітка кореляція між числом поділу стовбурових клітин і ризиком захворювання на рак. І чим більший вік, тим ця кореляція сильніша.
Як же визначити внесок мутації в кожній з трьох груп факторів? Уявімо, що у всіх людей Землі виправили спадкові мутації і все людство переселили на планету «В» з ідеальними умовами навколишнього середовища. Значить, на цій планеті E і H дорівнюють нулю, і всі мутації відбуваються через помилки при копіюванні ДНК під час розподілу стовбурових клітин. На жаль, R завжди більше нуля, так як не існує ідеального механізму копіювання генів. Хоча не можна забувати і про те, що помилки реплікації забезпечують еволюційний процес, і надточне копіювання генів виключило б існування людини.
Припустимо, що в біосфері планети «В» розпилили потужний мутаген, який зачепив усі місця проживання. Всі люди були б з однаковою ймовірністю схильні до впливу цього чинника протягом усього їхнього життя. Припустимо, мутаген збільшує швидкість накопичення соматичних мутацій в стовбурових клітинах, у результаті ймовірність захворювання на рак підвищується в 10 разів. Іншими словами, 90 відсотків усіх злоякісних пухлин виникають через вплив середовища, і їх можна запобігти, якщо уникати контакту з мутагеном.
Припустимо, що для виникнення раку достатньо трьох драйверних мутацій. 10 відсотків захворювань, таким чином, розвиваються через те, що всі три мутації пов’язані з помилками при реплікації. Решта — наслідок різних комбінацій E – і R-мутацій. Частка всіх драйверних R-мутацій в популяції планети «В» складе 40 відсотків, і цей показник ніяк не вийде зменшити.
Цей теоретичний приклад не сильно відрізняється від тієї ситуації, що склалася з аденокарциномою легенів. На 90 відсотків цей різновид раку можна уникнути, якщо не контактувати з тютюновим димом. При цьому не доведено, що схильність до аденокарциноми передається у спадок. Щоб з’ясувати, яка частка драйверних R-мутацій відповідає за цей різновид раку, дослідники проаналізували результати епідеміологічних досліджень та відомості про послідовності ДНК. Виявилося, що більше третини (35 відсотків) мутацій, пов’язаних з раком, виникають через помилки копіювання.
Рак протоків підшлункової залози можна запобігти лише у 37% випадків (77 відсотків R-мутацій, 18 відсотків E-мутацій). Найчастіше від соматичних драйверних мутацій виникають пухлини голови, простати і кісток, і їх практично неможливо запобігти, змінивши спосіб життя, на відміну від раку легенів, шкіри або стравоходу. В цілому, за оцінками фахівців, 42 відсотки всіх ракових захворювань можна уникнути, виключивши вплив навколишнього середовища.
В результаті старіння населення рак виходить в лідери причин смерті у світі. Первинна профілактика, на думку експертів, — найкращий спосіб знизити смертність. Однак не від усіх видів злоякісних пухлин можна вберегтися, мінімізуючи негативний вплив зовнішніх факторів. В цьому випадку необхідна вторинна профілактика, тобто раннє медичне втручання.