Ο καρκίνος δεν οφείλεται αποκλειστικά σε αλλοιωμένα γονίδια, αλλά και σε μια αποδιοργανωμένη «αρχιτεκτονική» του DNA, όπως αποκαλύπτει νέα έρευνα. Η κατάσταση αυτή μοιάζει με μια πόλη όπου οι δρόμοι ξαφνικά εξαφανίζονται, αποκόπτοντας ολόκληρες περιοχές. Κάτι αντίστοιχο συμβαίνει μέσα στα κύτταρα όταν η τρισδιάστατη δομή του DNA καταρρέει.

Μια νέα μελέτη, παρουσιάστηκε στο συνέδριο της Αμερικανικής Εταιρείας Αιματολογίας (ASH) από τον Μάρτιν Ρίβας, ερευνητή καρκίνου στο Sylvester Comprehensive Cancer Center του Miller School of Medicine του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι. Η μελέτη έδειξε ότι ακόμη και μικρές διαταραχές στην αρχιτεκτονική του γονιδιώματος μπορούν να αυξήσουν τον κίνδυνο εμφάνισης λεμφώματος. Το εύρημα αυτό προσφέρει μια νέα οπτική για την κατανόηση, αλλά και πιθανή θεραπεία, των αιματολογικών καρκίνων.

Η μελέτη εισάγει μια νέα έννοια: την αρχιτεκτονική καταστολή όγκων. Πρωτεΐνες όπως οι SMC3 και CTCF δεν οργανώνουν απλώς το DNA, αλλά προλαμβάνουν ενεργά την εμφάνιση καρκίνου, διατηρώντας «βρόχους» που συνδέουν τους «διακόπτες» των γονιδίων (ενισχυτές) με τα γονίδια που ελέγχουν (υποκινητές). Εάν χαθεί έστω και το ήμισυ αυτών των πρωτεϊνών, οι βρόχοι αρχίζουν να εξαφανίζονται, καταστέλλοντας κρίσιμα γονίδια καταστολής όγκων.

"Γνωρίζουμε εδώ και χρόνια ότι οι μεταλλάξεις προκαλούν καρκίνο", δήλωσε ο Ρίβας. "Αλλά αυτή η εργασία δείχνει ότι και η αρχιτεκτονική – ο τρόπος που διπλώνεται το DNA – είναι εξίσου σημαντική. Είναι σαν να χάνεις τα αρχιτεκτονικά σχέδια ενός κτιρίου ενώ η κατασκευή βρίσκεται σε εξέλιξη", εξήγησε.

Χρησιμοποιώντας εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης για την επεξεργασία τεράστιων συνόλων δεδομένων από χάρτες Hi-C, αλληλούχιση RNA μεμονωμένων κυττάρων και επιγενετικά προφίλ, η ομάδα αποκάλυψε ένα σημαντικό μοτίβο: Η μερική απώλεια των SMC3 ή CTCF δεν καταστρέφει ολόκληρη τη δομή του γονιδιώματος. Αντίθετα, διαβρώνει τους βρόχους ενισχυτή-υποκινητή, το «σύστημα καλωδίωσης» που διατηρεί ενεργά τα γονίδια καταστολής όγκων, όπως τα Tet2, Kmt2d και Dusp4. Χωρίς αυτούς τους βρόχους, τα Β-κύτταρα φτάνουν σε ένα «αδιέξοδο» και δεν καταφέρνουν να ωριμάσουν σε πλασματοκύτταρα, δημιουργώντας ένα έδαφος πρόσφορο έδαφος για την ανάπτυξη κακοήθειας.

Τα εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης βοήθησαν στην ενοποίηση αυτών των πολύπλοκων επιπέδων δεδομένων, αποκαλύπτοντας πώς οι αρχιτεκτονικές αλλαγές επηρεάζουν τη γονιδιακή έκφραση και τη μοίρα των κυττάρων.

"Εδώ αναδεικνύεται η δύναμη της υπολογιστικής βιολογίας", πρόσθεσε ο Ρίβας. "Η τεχνητή νοημοσύνη μάς επέτρεψε να δούμε μοτίβα αόρατα στο ανθρώπινο μάτι – πώς η απώλεια ενός μόνο αντιγράφου ενός γονιδίου αναδιαμορφώνει ολόκληρο το τρισδιάστατο τοπίο".

Τα ευρήματα αυτά δεν είναι θεωρητικά. Ασθενείς με διάχυτο μεγάλο λέμφωμα από μεγάλα Β-κύτταρα (ΔΛΜΒΚ) που εμφανίζουν χαμηλότερα επίπεδα SMC3 έχουν χειρότερη πρόγνωση. Αυτό υποδηλώνει ότι η αρχιτεκτονική του γονιδιώματος μπορεί στο μέλλον να αποτελέσει βιοδείκτη πρόγνωσης, αλλά και ενδεχομένως θεραπευτικό στόχο. Αντί να διορθώνουν μεταλλάξεις, οι μελλοντικές θεραπείες ίσως επιδιώκουν την αποκατάσταση των βρόχων ή την προσομοίωση της λειτουργίας τους.

Αυτή η έρευνα αλλάζει τον τρόπο που βλέπουμε τη βιολογία του καρκίνου, καθώς δεν αφορά μόνο τον γενετικό κώδικα, αλλά και τη δομή που τον συγκρατεί. Κατανοώντας την αρχιτεκτονική καταστολή των όγκων, οι επιστήμονες μπορούν να διερευνήσουν θεραπείες που σταθεροποιούν τη δομή του γονιδιώματος, ανοίγοντας ένα εντελώς νέο πεδίο στην ογκολογία.

"Μπαίνουμε σε μια εποχή όπου η θεραπεία του καρκίνου μπορεί να σημαίνει την αποκατάσταση της αρχιτεκτονικής, και όχι μόνο την επιδιόρθωση των κατεστραμμένων γονιδίων. Αυτό συνιστά αλλαγή παραδείγματος" κατέληξε ο ερευνητής.