Evolution, sex und TRACERx: wie Krebs s ‚Reserverad‘, die ihm hilft zu überleben

Fast alle Tiere haben sex. Das heißt, die DNA von Spermien und Eier ausgetauscht zu erstellen Nachwuchs mit einer Mischung aus beiden Eltern Gene.

Es ist die norm in die Pflanzen, in denen die pollen von einer pflanze befruchtet eine andere. Auch Bakterien haben eine primitive form von sex, wo Sie erstrecken sich ein Anhängsel, genannt der pilus, der pass DNA von einer Zelle zur anderen.

In evolutionären Begriffen, dies mag kontraproduktiv. Warum würde jemand wollen, pass auf nur die Hälfte Ihrer DNA an Ihre Nachkommen, anstatt ein Klon ungeschlechtlich?

Aber für viele Arten, diesen Austausch von genetischen material ist unerlässlich, um zu überleben und wurde konsequent ausgewählt, in der ganzen Entwicklung.

Und angesichts der alternative, es ist leicht zu sehen, warum.

Es gibt einige Organismen, die die Fähigkeit verloren haben, sex zu haben—wie selbst fruchtbar, Spulwürmer, ein Fisch namens Amazonas molly und bestimmten Amöben. Ohne die Möglichkeit zur Umorientierung DNA zwischen nicht verwandten Individuen, die genetische Fehler aufbauen.

Dieses Phänomen ist bekannt als Muller-Ratsche ein, und wurde beobachtet bei vielen asexuellen Organismen. Jede schlechte mutation abgeholt, die von der Organismus—eine umdrehung der Ratsche—wird weitergereicht an den Nachwuchs, keine Möglichkeit zum wiederherstellen der ursprünglichen version des Gens.

Wenn die Nachkommen reproduziert, diese Mutationen werden wieder weitergegeben, zusammen mit zusätzlichen Mutationen erworben während seiner Lebensdauer. Mit jeder generation, schädlichen Mutationen, die den Aufbau und die Knarre zieht, bis die Arten, die nicht mehr rentabel ist.

Krebszellen sind asexuell

Krebszellen teilen sich schnell—die Abholung lose, DNA-Fehler, wie Sie dies tun—und gedacht werden kann, viel, wie eine Armee asexuelle Amöbe. Und unsere Wissenschaftler arbeiten auf TRACERx, unsere £14m Projekt zu verstehen, Lungenkrebs evolution, verwendet diesen Vergleich, um zu erklären, ein Phänomen beobachtet, in Tumorzellen.

Blick auf eine Krebszelle unter dem Mikroskop, Sie werden nicht sehen, die ordentlich verpackt 46 Chromosomen gefunden, die in das gesunde Gewebe. Ihre DNA ist im chaos, mit Abschnitten von Chromosomen ausgetauscht, vervielfältigt, oder es fehlen alle zusammen.

Und in einigen Krebszellen haben die Wissenschaftler bemerkt, dass sogar noch mehr ungewöhnliche, bekannt als gesamte Genom verdoppelt.

„Wenn wir uns über Tumoren, Lungen-und Krebserkrankungen insbesondere sehen wir, dass viele von Ihnen haben verdoppelt Ihr Genom an einem gewissen Punkt in Ihrer evolutionären Geschichte. Fast jedes Chromosoms zu haben scheint, dupliziert wurde, so gibt es weit mehr DNA als in normalen Zellen,“ erklärt Dr. Nicky McGranahan, joint-lead für die TRACERx team am University College London.

Bis jetzt, der Grund für diese hatte, blieb ein Rätsel.

Krebs ist Reservereifen

„Wir dachten, es könnte tatsächlich ein überlebensvorteil, um Krebs zu verdoppeln Ihr Genom. Krebs progression ist ein evolutionärer Prozess, und so die Prinzipien der Darwin ‚ sche Natürliche Selektion anwenden.“

Das team der Theorie war, dass mit einer zusätzlichen Kopie Ihres genetischen Codes, der im wesentlichen eine genetische Reserverad, profitieren könnten Krebszellen. Wenn eine Kopie des Genoms gewann eine tödliche mutation, die Zelle könnte weiterhin zu überleben und zu teilen, Dank seiner zweiten Kopie.

Um dies zu testen, haben die Forscher erstellten ein Computermodell zu erstellen, die die Bedingungen von Krebs evolution und bestimmen, ob in der Theorie, die Natürliche Selektion könnte zugunsten ganze Genom-Verdoppelung. Und es stellt sich heraus, dass es Tat.

„Unsere Simulationen festgestellt, dass angesichts einer ausreichend hohen rate von schädlichen Mutationen, die evolution würde sich zugunsten Genom-Verdoppelung“, erklärt McGranahan.

Die Ergebnisse mehr Gewicht auf Ihre Theorie, die angibt, dass Sie unter den richtigen Umständen, wird eine zweite Kopie des Genoms profitieren könnten Krebszellen durch die Bekämpfung der negativen Auswirkungen der DNA-Fehler, die aufbauen, wie die Krebszellen sich zu teilen.

Aber um wirklich setzen Sie die Theorie auf die Probe, Sie brauchten mehr als Modelle. Für das, das team sich zu Lungenkrebs-Proben von Menschen eingeschrieben, die in der TRACERx Studie. Und fast sofort, lief in ein problem.

Suche nach Einschusslöchern

„Was ist schwierig, über das studieren von Krebs der evolution ist, dass, wenn wir analysieren, ein Tumor, wir sind nur die Krebszellen, die noch am Leben sind. Dies ist im Gegensatz zum Studium der evolutionären Biologie, wenn wir die Fossilienfunde betrachten, das bietet eine fülle von Informationen über die evolutionäre Sackgassen, die nicht überall hingehen.“

Nach McGranahan, es ähnelt einem problem konfrontiert sehen, Ingenieure und Statistiker analysieren die Flugzeuge kommen zurück aus dem zweiten Weltkrieg.

„Viele Flugzeuge kamen zurück mit vielen Einschusslöcher in den Rumpf, aber anstelle der Anwendung zusätzlichen Schutz, um diese beschädigten Bereiche, die Statistiker begründen, dass die Teile, die waren unbeschädigt, wie der Motor ausgebaut werden müsse. Flugzeuge, nahm einen Treffer an den Motor nie mehr zurück“.

Das team hat einen ähnlichen Ansatz—zu schauen, wie viele genetische Einschusslöcher, oder Mutationen, die Krebszellen überleben könnte.

Die Veröffentlichung Ihrer Arbeit in der Natur-Genetik, die Forscher fanden Hinweise auf mehr genetische Einschusslöcher nach Krebs Zellen hatten verdoppelt Ihr Genom. Dies, sofern die Beweise, die Sie gesucht haben, das ganze Genom-Verdoppelung nicht erlaubt, Zellen widerstehen, mehr DNA-Fehler und ist durch Natürliche auslese begünstigt.

Die Entwicklung von Behandlungen

Mithilfe von Theorien und Methoden entwickelt, die von Evolutionsbiologen, die diese Forschung hat Licht auf die komplexe Entstehung von Krebs. Aber diese Erkenntnisse nicht nur uns helfen, die Krankheit zu verstehen, Sie könnte auch führen zu neuen Behandlungen.

Die Gelegenheit ist zwei-Fach, als McGranahan, erklärt: „Whole-Genom-Verdoppelung ist eine Möglichkeit für die Krebse zu entkommen, die schädlichen Auswirkungen des Muller‘ s ratchet. Aber das ist an sich etwas, das wir nicht wirklich untersucht, bevor, ob Mutationen in Krebszellen schädlich sein könnte, um den Tumor. Wir hoffen, dass wir erkennen mehr Schwachstellen, die ausgenutzt werden könnten, indem Sie neue Krebs-Medikamente“.

„Und, was mehr ist, ist die Tatsache, dass die Krebszellen so oft verdoppeln Ihr Genom ist ein wesentlicher Unterschied zwischen Krebszellen und gesunden Zellen. Ein Medikament, dass speziell Ziele-Zellen mit verdoppelten Genome, während die gesunden Zellen unversehrt, könnte zu eine neue Behandlung für viele verschiedene Arten von Krebs“.