Így védekeznek a szövetek a rákos megbetegedések ellen

Szöveteinkben sokféle sejt található, melyek mind-mind különböző funkciókat képesek ellátni. Ez a sokféleség az ún. sejtdifferenciálódás folyamatával valósul meg, amely során az őssejtekből kiindulva, speciális osztódások után egyre inkább specializált sejtek jönnek létre. Ilyen specializált sejtjeink például az immunsejtjek, a bélhámszöveti sejtek, illetve a vörösvértestek is. Szöveteinkben ezen differenciálódási láncolatokat röviden hierarchikus differenciációnak nevezzük.

Ha szöveteinkben sejtjeink többnyire differenciációval osztódnak, néhány ilyen osztódás után osztódásképtelen állapotba kerülhetnek. Ha sejtjeink már osztódás képtelenek (pl. vörösvértestek) nem tudnak több mutációt begyűjteni, így nem növelik tovább a rák kialakulásának kockázatát. Ezzel szemben, ha sejtjeink többnyire “megújulnak”, akkor nem differenciálódnak, így továbbra is mutációk keletkeznek osztódásaik során, így növelve a rákkialakulás kockázatát.

A szöveteinkben a sejtek számának nagyjából állandónak kell legyen az egészséges működés érdekében. Ahhoz, hogy a sejtek száma állandó maradhasson, a sejtek differenciációja és megújulása egyensúlyban kell legyen. Ha ez az egyensúly felborul, akár rák is kialakulhat, hiszen több sejt jön létre, mint amennyi “kimosódik” a szövetből (1.ábra, a).

Megújuló szöveteink egyik fő célja, hogy élettartamuk során nagy számban hozzanak létre sejteket úgy, hogy a rákkialakulás valószínűségét megfelelően alacsonyan tartják. A “megfelelően” ebben a kontextusban röviden azt jelenti, hogy a szövetek működése megfelelő védelmet biztosít arra, hogy a többsejtű élőlény elérje szaporodásra képes életszakaszát, és termékeny utódokat hozzon létre, mielőtt még rákban elpusztulna.

Ahogy nevükben is benne van, megújuló szöveteinket, annak érdekében, hogy egészségesen tudjanak működni, szükséges folyamatosan felfrissíteni, megújítani. Szöveti őssejtjeink többek között ezt a célt szolgálják. Ahogy az 1. ábrán láthatjuk, az őssejtek egy adott ütemben újabb és újabb sejtosztódási útvonalakat hoznak létre, melyek mentén szöveteink pótolják elhalt sejtjeinket. Jó példa erre bőrünk felső rétegének hámlása és ennek pótlása. Minden egyes osztódáskor előfordulhatnak hibák, melyek a DNS másolásakor történnek, ez elkerülhetetlen.

Ha kellő mennyiségű káros mutációt gyűjt be egy sejt, az rákos megbetegedést eredményezhet. Ezek az ún. ”driver mutációk”, melyek a rákkialakulás felé “hajtják” a sejteket. Biológiai kutatásokból és halálozási adatokból is ismert tény, hogy több ilyen driver mutáció is szükséges ahhoz, hogy rákos daganatok alakuljanak ki többsejtű élőlényekben.

Létezik egy ún. kompromisszum jelenség, mely főleg az élettartamuk során nagy sejtszámot produkáló szöveteinkre jellemző (bőr, bélhámszövet, vérszövet, stb.) Az ún. “trade-off” esetében nem elégséges a szöveti paramétereket olyan módon finomhangolni, hogy erős legyen a kimosódás a szövetből (gyakori differenciáciálódás, 1.ábra, b), mivel egyúttal sok őssejt-osztódás is történik ilyenkor, mely nagy számú sejtprodukció mellett nagy daganatképződési valószínűséget eredményez.

Illetve az sem jó kimenetel, ha ugyan kevés őssejtosztódással “frissen” tartható az őssejt állomány, ezzel szemben a progenitor sejtek annak érdekében, hogy ugyanannyi sejtet gyárthassanak le a szövet élete során, hosszan elnyúlt osztódási fákat hoznának létre (1.ábra, c), mert emellett kevesebb driver mutáció szükséges ahhoz, hogy rákos daganat keletkezzen a szövetben a sejtek gyakori megújulása miatt.

Valós szöveteink valahol a fent említett két szélsőséges eset között helyezkednek el.

Demeter Márton Csaba, az ELTE Biológiai Fizika Tanszék doktorandusza és témavezetője, Szöllősi Gergely János egyetemi adjunktus az MTA-ELTE Evolutionary Genomics Research Group keretén belül vizsgálták a megújuló szövetek általános működését és a bennük kialakuló rákos megbetegedések dinamikáját, feltételeit, matematikai és számítástechnikai eszközökkel. Kutatásukról bővebben a Nature Communications tudományos folyóiratban számoltak be.