Štúdium rakovinových buniek pomáha lepšie pochopiť procesy, ktoré vedú k vzniku a rozvoju rakoviny, a tým prispieva aj k vývoju nových druhov terapie. O tejto téme sme sa rozprávali s molekulárnou genetičkou Katarínou Juríkovou z Katedry genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave.
Mgr. Katarína Juríková, PhD., pôsobí na Katedre genetiky Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského v Bratislave. Absolvovala stáže v Španielsku, USA a Taliansku podporené Nadáciou Tatra banky, Nadáciou SPP, Fulbrightovým štipendiom a prestížnym grantom Marie Skłodowska-Curie Actions z EÚ programu Horizon 2020. Vo svojom výskume sa venuje biológii RNA a jej úlohe v stresovej odpovedi v rakovinových bunkách. V rámci popularizácie vedy je spoluorganizátorkou biologickej olympiády – súťaže pre študentov stredných škôl nadšených pre biológiu.
Akému výskumu sa v súčasnosti venujete?
Prednedávnom som sa vrátila na Slovensko z môjho postdoktorandského pobytu v talianskom Trente, v krásnom prostredí Dolomitov. Zatiaľ pokračujem vo výskume, ktorý som začala v Taliansku. Usilujem sa v ňom pochopiť, aké mechanizmy využívajú rakovinové bunky na odolávanie stresu. Konkrétne ma zaujíma, či v stresovej odpovedi v rakovine zohrávajú nejakú úlohu teloméry.
Čo sú teloméry?
Naša genetická informácia je uložená v DNA. Ľudská DNA má dokopy šesť miliárd nukleotidov. Zjednodušene si ich môžeme predstaviť ako písmená, ktoré v DNA nasledujú za sebou. Abeceda DNA má však len štyri nukleotidy alebo štyri písmená – A, C, T a G. Týchto šesť miliárd písmen nie je v bunke uložených ako jeden dlhý reťazec, ale ako 46 samostatných reťazcov, ktorým hovoríme chromozómy. Ľudské chromozómy sú lineárne, teda vo forme rovných, nie kruhových reťazcov a každý chromozóm má dva konce. No a úplné konce chromozómov, tých posledných niekoľko tisíc písmen na každom konci, voláme teloméry. Teloméry sú iné ako zvyšok DNA, nekódujú v sebe informáciu pre tvorbu proteínov. Namiesto toho celé pozostávajú z opakovaní nukleotidov TTAGGG, ktoré sú na konci chromozómu zopakované niekoľko tisíckrát.
Ako sa správajú teloméry v zdravých bunkách?
Záleží na tom, o aké bunky ide. Vo väčšine buniek ľudského tela sa teloméry skracujú zakaždým, keď sa bunka rozdelí. Pri delení bunky totiž treba celú DNA skopírovať a enzým, ktorý to má v bunkách na starosti, nedokáže skopírovať úplný koniec DNA. Preto sa pri každom kopírovaní DNA vždy kúsok teloméry stratí.
Pri niektorých organizmoch, a dokonca aj v niektorých bunkách ľudského tela, ako sú napríklad bunky embrya, sa teloméry vôbec neskracujú, a to vďaka enzýmu, ktorý voláme telomeráza. Telomeráza dokáže zvrátiť skracovanie telomér tak, že sa naviaže na koniec chromozómu a pridáva tam opakovania TTAGGG. Tým teda dokáže zvrátiť neschopnosť bunky kopírovať DNA na úplnom konci. To, čo enzým kopírujúci DNA vynechá, telomeráza zasa doplní.
Aké je prepojenie medzi telomérami a rakovinou?
Rakovinové bunky sú tiež jedny z buniek, ktoré si dokážu teloméry obnovovať. V normálnych telových bunkách existuje niečo ako kriticky krátka teloméra. Keď bunka zistí, že sa jej teloméry kriticky skrátili, napríklad preto, že sa už rozdelila veľakrát, prestane sa deliť. Teloméry takto fungujú ako akési hodinky, ktorými si bunka odmeriava svoj vek.
Keďže rakovinové bunky si svoje teloméry dokážu predlžovať, je to, ako keby si svoje hodinky prestavili pri každom rozdelení na nulu. Ich teloméry im potom nikdy nehlásia, že je čas prestať sa deliť, a rakovinové bunky sa tak môžu deliť veľmi veľakrát, čo potom umožňuje rast nádorového tkaniva.
Ako sa líšia teloméry rakovinových buniek od telomér zdravých buniek?
To závisí aj od toho, ako presne si rakovinové bunky svoje teloméry predlžujú. Ak využívajú klasický spôsob, teda prostredníctvom enzýmu telomeráza, ich teloméry nemusia vyzerať odlišne od telomér zdravých buniek. Len sa jednoducho nikdy neskrátia. Existujú však aj rakovinové bunky, ktoré využívajú alternatívnu cestu predlžovania telomér. Pri tejto sa nepoužíva telomeráza, ale nezvyčajný proces, pri ktorom sa jedna teloméra priloží k druhej a použije ju ako vzor, podľa ktorého sa predĺži. Teloméry takýchto rakovinových buniek potom väčšinou naďalej nesú opakovania TTAGGG, ale môžu mať rôznu dĺžku. Niektorí vedci sa domnievajú, že nie sú v bunkách zmotané tak pevne ako teloméry predlžované telomerázou.
Čím je špecifický výskum na rakovinových bunkách?
Napriek tomu, aké devastačné sú dôsledky prítomnosti rakovinových buniek v ľudskom tele, v laboratóriu sa nám s nimi pracuje relatívne dobre. Je to pre tie isté vlastnosti, ktoré robia z rakovinových buniek takú hrozbu pre pacienta. Rakovinové bunky rastú rýchlo, sú menej náročné na podmienky a prispôsobia sa teda aj rastu v plastových nádobách v laboratóriu, mimo tela. Navyše sú takmer nesmrteľné, takže sú schopné rozdeliť sa veľakrát. Pestovať zdravé ľudské bunky je v laboratóriu často komplikovanejšie.
Okrem toho však môže štúdium rakovinových buniek priniesť nové zistenia o tom, ako sa líšia rakovinové bunky od zdravých. To potom môže prispieť k vývoju nových typov terapie alebo spôsobov, ako rakovinové bunky v tele zachytiť v skorom štádiu.
Čo spôsobuje rýchly rast nádorového tkaniva?
Ide o niekoľko rôznych vlastností typických pre rakovinové bunky. Okrem obnovovania telomerickej DNA majú často rakovinové bunky pokazené systémy, ktoré regulujú bunkové delenie. Bunka tak namiesto normálnych signálov, ktoré by jej umožnili deliť sa iba z času na čas, keď to telo potrebuje, prijíma popletené signály, ktoré jej kážu deliť sa znovu a znovu, bez zastavenia a bez ohľadu na potreby organizmu.
Čo sú mutácie v génoch?
Mutácie sú vlastne chyby v DNA. Normálna DNA kóduje informáciu, podľa ktorej sa vyrábajú všetky bunkové proteíny, teda bunkoví robotníci vykonávajúci väčšinu funkcií v bunke. Existuje množstvo proteínov zodpovedajúcich za kontrolu toho, kedy sa bunka rozdelí. Ak sa práve v úseku DNA, ktorý kóduje takýto proteín, vyskytne chyba – mutácia, daný proteín prestane vykonávať svoju funkciu správne a napríklad nezabráni bunke v delení vtedy, keď má. Ak sa takýchto mutácií nahromadí viac, normálne bunky sa môžu zmeniť na rakovinové a začnú sa neobmedzene deliť.
Za rozhovor ďakuje redakcia Quarku
Foto archív K. Juríkovej
