سرطان خطرناک و دردسرساز است زیرا انواع زیادی از تومورها سرانجام راهی برای گریز از قوی ترین معالجات پیدا می کنند. اما محققان اکنون دریافته اند که چرا برخی سرطان ها این توانایی را دارند؛ آن ها رونوشت هایی از ژن های خود را در کروموزوم های ما قرار داده اند.
بیشتر ماده ژنتیکی سلول یا همان DNA به دور مولکول های طویلی به نام کروموزوم پیچیده اند که در بدن انسان ۴۶ عدد یا ۲۳ جفت از آن ها موجود است و معمولا به صورت مضاعف بوده و در هنگام تقسیم سلولی به طور مساوی بین سلول ها تقسیم می شوند.
در داخل سلول، در اندامک هایی به نام میتوکندری نیز قطعاتی از DNA حلقوی قرار دارند که این ها نیز در تقسیم سلولی به طور مساوی تقسیم می گردند.
در حالت های بسیار کمیاب، DNA خارج کروموزومی(ecDNA) نیز می تواند به حالت شناور در سلول یافت شود. به خاطر اندازه کوتاهشان، این قطعات حلقوی نوکلئیک اسید می توانند حاوی بیش از ۲۰۰۰۰ جفت باز باشند که گاهی دارای توالی های تکراری رونوشت شده از یک کروموزوم اصلی هستند. گمان می رود که کار آن ها کمک به حفظ و پایداری بقیه خزانه ژنی سلول(ژن های خارج از کروموزوم ها) باشد.
هنگامی که در دهه ۱۹۶۰ میلادی، ecDNA در برخی از انواع بافت سرطانی کشف شد، ابزارهای لازم برای بررسی جزئیات آن به حد کافی دقیق نبودند تا بتوان میزان نفوذ آن را به درستی فهمید؛ تا این که در سال ۲۰۱۴محققی به نام Paul Mischel از انستیتو Ludwig، کشف کرد که ecDNA در نوعی از تومور مغزی که Glioblastoma نام دارد و در برابر داروهای خاصی مقاومت از خود نشان می دهد، نقش کلیدی را بازی می کند.
معمولاً هنگامی که محققان می خواهند درباره سرطان مطالعه کنند، می خواهند بدانند که ژن ایجادکننده سرطان چگونه عمل می کند و محل ژن تاکنون اهمیت زیادی نداشته است.
تحقیق آقای Mischel اشاره می کند که «محل» ژن می تواند به اندازه «عملکرد» آن مهم باشد. او می گوید:
پس از تحقیقاتی که در سال ۲۰۱۴ انجام و منتشر شد، این موضوع به ذهن ما خطور کرد که ecDNA بسیار مهم تر و اثرگذارتر از آن چیزی است که هرکسی فکر می کند.
در آخرین پژوهش آن ها، تیم تحقیقاتی چندهزار سلول از ۱۱۷ رده سلول سرطانی که از بیماران برداشته شده بود، ۸ نمونه غیرسرطانی که از بقیه داوطلبان گرفته شده بود و ۱۰ رده سلول های غیرسرطانی را مورد آزمایش و تجزیه و تحلیل قرار دادند.
با استفاده از ابزارهای کلینیکی و مدل سازی های کامپیوتری، Mischel و همکارانش ecDNA را در ۴۰ تا ۹۰ درصد رده های سلول های سرطانی که بررسی کرده بودند، یافتند. به طرز جالبی در سلول های غیرسرطانی هیچ اثری از ecDNA یافت نشد.
چه چیزی بر روی این حلقه های شناور DNA بود؟
با تعیین توالی ژنوم سلول های سرطانی و استفاده از یک ابزار کاوش مولکولی به نام fluoro in-situ hybridization، پژوهشگران ژن هایی را یافتند که برای نمونه با آن تومورهایی که روی ecDNA رمز شده بودند، در ارتباط بودند. ژن هایی که توانایی جهش و شرکت در ایجاد سرطان دارند، به آنکوژن(Oncogene) موسوم اند.
برخلاف DNA کروموزومی و میتوکتدریایی، ecDNA از قوانین معمول توزیع در هنگام تقسیم سلول های مادر پیروی نمی کند. سلول های دختر می توانند دسته ای از آن ها را در خود جمع کنند، تعداد اندکی از آن ها را به همراه داشته و یا حتی به ندرت وارث یکی از آن ها شوند.
از یک مدل کامپیوتری برای شبیه سازی پخش شدن ecDNA طی تکثیر سلول های سرطانی استفاده شد. با توزیع نابرابر آنکوژن ها، تومور تبدیل به توده ای متشکل از سلول های مختلف می شود. تنوع به عنوان سپری برای سرطان عمل می کند و مبیّن این موضوع است که سرطان ها راهی برای دور زدن محدودیت هایی که توسط توزیع معمول ژن ها روی کروموزوم ها اعمال می شود، یافته اند. سلول هایی که ترکیب ژنی درستی دارند، مقاومت بیشتری در برابر سم هایی که در شیمی درمانی به کار برده می شوند خواهند داشت.
به عبارت دیگر، در صورتی که بیشتر سلول ها بمیرند، سلول هایی با تعداد کم می توانند زنده بمانند و تولیدمثل کنند. Mischel در توضیحی به مجله Scientist گفت:
ما متوجه شدیم که اگر آنکوژنی روی ecDNA باشد، نسبت به حالتی که روی کروموزوم باشد، خیلی سریع تر افزایش یافته و مدت طولانی تری در مقدار بالا باقی خواهد ماند.
بیشتر تحقیقاتی که اخیراً روی آنکوژن ها انجام شده، مرتبط با مقاومت سلول های سرطانی است و توالی های پنهان دیگری را که بر روی ecDNA قرار دارند، آشکار نخواهند ساخت. آگاهی از عملکرد این حلقه های پنهانی DNA، راه ما را برای ساخت ابزارهای تشخیصی و پیشگیری مؤثر هموار خواهد ساخت.
قدم بعدی برای Mischel و تیم تحقیقاتی وی، شناسایی مکانیسم هایی است که تومورها برای ساخت و نگهداری رونوشت های ecDNA استفاده می کنند. با داروهای مناسب، حداقل می توان عوارض سرطان ها را کاهش داد.
