Вносячи в ДНК нові прості пошкодження, ракові клітини виграють час, щоб встигнути відремонтувати пошкодження більш складні.
Ракові клітини вміють чинити опір будь-якому способу лікування: якщо ми використовуємо хіміотерапію, то потім зіткнемося з тими з них, хто придбав стійкість до ліків; якщо використовуємо кошти, що активують імунітет на боротьбу з раком, то потім виявиться, що деякі клітини зуміли піти від імунного удару; якщо використовуємо радіотерапію, то виявимо, що деякі з злоякісних клітин зуміли пережити і її.
Саме «радіостійким» раковим клітинам присвячена стаття співробітників Копенгагенського університету і Каролінського інституту, опублікована в Science. Сенс радіотерапії в тому, щоб високоенергетичним випромінюванням пошкодити ДНК. Якщо пошкодження трапляються в звичайній клітці, вона перестає ділитися і намагається відремонтувати ДНК; якщо ж дефектів занадто багато, в ній включається програма апоптозу, тобто керованого суїциду. У раковій клітині механізм, що керує клітинним поділом, зазвичай зламаний, тому вона і ділиться безупинно, крім того, в ній бувають зламані і механізми ремонту ДНК, так що нічого не залишається, як включити програму самознищення. Втім, навіть без апоптозу пошкодження в ДНК можуть бути настільки великі, що клітина в будь-якому випадку помре, шляхом апоптозу або якось інакше.
Однак деякі пухлинні клітини виживають після опромінення, причому в їх ДНК з'являються нові пошкодження - це розриви в одному з ланцюгів ДНК, і виникають вони через 12-18 годин після опромінення, тобто явно з якоїсь іншої причини. Дослідники з'ясували, що одноланцюжкові розриви в ДНК опромінених клітин вносить фермент CAD. Він потрібен для апоптозу, але, як не парадоксально, якщо CAD відключити, ракові клітини стануть більш чутливими до радіації. Без CAD клітини намагаються швидше поділитися, в той час як з CAD вони довше утримуються від поділу і завдяки цьому виживають.
Радіоактивне випромінювання рве обидва ланцюги в ДНК одночасно, і щоб виправити такий дефект, потрібно більше часу, ніж у разі одноланцюжкового розриву. Крім того, клітина зшиває двоцепочкові і одноланцюжкові за допомогою різних молекулярних механізмів. Поки клітина зачіпає одноланцюжкові розриви від ферменту CAD, вона може зупинити поділ, і за цей час встигає спрацювати механізм, що ремонтує розриви в обох ланцюгах. Якщо ж CAD не працює, то програма ділення не зупиняється, клітина починає ділитися з розірваними хромосомами, і або сама гине, або гинуть дочірні клітини, що отримали у спадок хромосомний хаос. Іншими словами, додаткові прості пошкодження в ДНК потрібні для того, щоб встигнути відремонтувати пошкодження складні. Сам фермент CAD активується іншим білком, який входить в апарат апоптозу (тобто програми самознищення). Однак ракові клітини вміють керувати CAD незалежно від апоптозної програми.
Три роки тому ми розповідали про іншу роботу, в якій також говорилося про те, як ракові клітини отримують користь з дефектів у своїй ДНК. Правда, тоді йшлося не стільки про ДНК-розриви, скільки про мутації, які з'являються в генетичній послідовності при неправильному копіюванні: залишаючи мутації у своїй ДНК, клітина розраховує, що серед них можуть виявитися корисні, які допоможуть їй впоратися з хіміотерапією.