Szövetmegújulás kontra rák

Szerveink felépítéséhez, majd folyamatos működéséhez és megújulásához sejtosztódások sorozatára van szükség, ami a genetikai állomány sorozatos megkettőződésével jár. Bár a DNS másolása meglehetősen pontos folyamat, mégsem hibamentes, emberi sejtek esetén minden osztódás során átlagosan néhány mutáció várható. A mutációk felhalmozódása testi sejtjeink hibás működéséhez és rákos daganatok kialakulásához vezethet. Szervezetünk működése szempontjából tehát központi jelentősége van az olyan szövetmegújulási programoknak, amelyek képesek kordában tartani a mutációk felhalmozódását, az egyes sejtekhez vezető osztódások számának alacsonyan tartásával.

Az osztódások számának elvi minimuma a szöveti sejtek teljes számának bináris logaritmusa, ami kizárólag úgy valósítható meg, ha egy sejtből kiindulva minden egyes sejtet egy tökéletes bináris fa mentén történő azonos számú osztódással hozunk létre. A bináris differenciálódás könnyen megvalósítható a nem megújuló szöveteknél (például az idegsejtek vagy a petesejtek esetén), ahol az egyedfejlődés során egyszer és egyszerre kell „legyártani” a sejteket. Más a helyzet a szervezet nagy részét adó megújuló szövetekben: itt a bináris fa mentén történő osztódás csak valószínűtlenül pontos és rendkívül törékeny ütemezés mellett lenne lehetséges. A valóságban ezekben a szövetekben úgynevezett szöveti őssejteket találunk, melyek fokozatosan differenciálódott utódsejtek hierarchikus láncolata mentén biztosítják a szövet folyamatos megújulását.

Az MTA-ELTE Lendület Evolúciós Genomika és az MTA-ELTE Lendület Biofizikai Kutatócsoport tagjai – Szöllősi Gergely és Derényi Imre vezetésével – a Nature Communications-ben megjelent cikkükben megmutatták, hogy a hierarchikus differenciálódással is az elvi minimum közelébe csökkenthető a szövetmegújítással járó sejtosztódások száma, feltéve, ha elegendő számú és a szöveti őssejt felé közeledve egyre lassabban osztódó sejttípus (vagyis a szöveti őssejt feletti hierarchikus szint) áll rendelkezésre. Az eredmények kézenfekvő magyarázatot és konkrét mechanizmust adnak a rákkutatás klasszikus Peto-paradoxonjára, vagyis arra a megfigyelésre, hogy a soksejtű élőlényekben a rák kialakulásának gyakorisága nem mutat korrelációt sem az élőlény méretével, sem az élettartamával.

A mechanizmus lényege, hogy a nagyméretű élőlények nagyméretű szövetei a hierarchikus differenciálódás finomhangolásával válhatnak védettebbé a rák kialakulásával szemben. A szöveti differenciálódási hierarchiák feltárása jelenleg is zajlik, az eddigi izgalmas eredmények arra utalnak, hogy a szöveti őssejtek homogénnek gondolt populációi valójában különböző ütemben osztódó sejtekből tevődnek össze – szól az ELTE összefoglalója.