Поглощающие ДНК тромбоциты могут помочь в диагностике рака

Фото из открытых источников

Раньше биологи считали, что сотни миллионов тромбоцитов, составляющих каждый миллилитр нашей крови, нужны только для свёртывания крови, но недавно они обнаружили, что эти упрощённые клетки обладают множеством функций, играя, например, ключевую роль в борьбе с инфекциями. 

Исследование, опубликованное в журнале Science, показывает, что, путешествуя по кровотоку, тромбоциты также поглощают фрагменты ДНК, выделяемые другими клетками организма, включая опухолевые. Эта способность может сделать тромбоциты ценными хранилищами ДНК для так называемой жидкой биопсии, которая позволяет диагностировать рак с помощью простых анализов крови вместо более инвазивного забора образцов опухолевой ткани.

Учёные в восторге от исследования и удивительной идеи, лежащей в его основе. «Проделанная ими работа весьма основательна и убедительна», — говорит клеточный биолог Йохан Хемскерк из Исследовательского института Synapse, специализирующегося на изучении нарушений в крови.

Помимо склеивания ран и повреждений для образования тромбов, тромбоциты выполняют множество других функций, например, помогают иммунной системе бороться с патогенами. Тромбоциты образуются путём отделения от более крупных клеток костного мозга и иногда сохраняют небольшое количество ДНК этих предков. Однако у них нет собственных генов, аккуратно упакованных в ядро. Однако два исследования 2019 года показали, что тромбоциты содержат ДНК вирусов и пыльцы. Кровь также изобилует так называемой внеклеточной ДНК, выделяемой различными типами клеток организма. Впитывают ли тромбоциты и эту ДНК?

Гематолог Бетан Псайла из Оксфордского университета, соавтор нового исследования, говорит, что эта идея возникла в результате «песочницы» — мозгового штурма, организованного благотворительной организацией Cancer Research UK, который она и ее коллеги посетили в 2019 году. Группам исследователей приходилось предлагать новые идеи по улучшению жидкостной биопсии и представлять их скептически настроенным судьям в духе реалити-шоу. Псайла и ее коллеги предложили изучить, захватывают ли тромбоциты внеклеточную ДНК и могут ли они быть информативными для анализов. Они получили одобрение и первоначальное финансирование. С тех пор Псайла, постдок Лорен Мерфи и их коллеги занимаются этим проектом.

Несмотря на одобрение песочницы, «когда мы только начинали, люди считали нас немного сумасшедшими», — говорит Псайла. Но когда учёные проанализировали тромбоциты здоровых доноров крови, они обнаружили, что около 8% из них дали ярко выраженный положительный результат на ДНК. Чтобы подтвердить, что ДНК вышла из клеток организма, исследователи проанализировали тромбоциты будущих матерей, в крови которых содержалось небольшое количество ДНК плода. Псайла и её коллеги определили, что тромбоциты матерей, вынашивающих сыновей, содержали фрагменты Y-хромосомы, которые отсутствовали у матерей, имеющих дочерей.

Исследователи установили, что при совместном выращивании в чашках Петри с раковыми клетками тромбоциты поглощали последовательности ДНК из соседних злокачественных клеток. Более того, тромбоциты пациентов с раком также обнаруживали ДНК с характерными мутациями, что указывало на поглощение ими опухолевой ДНК. Кроме того, исследователи обнаружили, что тромбоциты поглощают ДНК из предраковых опухолей толстой кишки пациентов, что позволяет предположить, что эти клетки могут быть полезны для ранней диагностики.

Исследование показывает, что тромбоциты в крови содержат больше внеклеточной ДНК, чем сама жидкость. «Они действуют как губки, впитывающие ДНК», — говорит Псайла. Причины такой восприимчивости тромбоцитов неясны. По словам Псайлы, они могут способствовать снижению концентрации внеклеточной ДНК в крови, которая может быть вредна, поскольку провоцирует воспаление.

Результаты согласуются с результатами предыдущих исследований, которые показали, что тромбоциты «не просто свёртывают кровь», говорит биолог сосудов Крейг Моррелл из Медицинского центра Университета Рочестера, не принимавший участия в исследовании. «Они выполняют множество действительно важных функций в поддержании сосудистого и иммунного гомеостаза».

Стандартные жидкие биопсии при раке часто недостаточно чувствительны для обнаружения небольших количеств внеклеточной ДНК в крови. Однако анализ тромбоцитов «открывает совершенно новый резервуар ДНК для жидких биопсий», — говорит Шервин Табризи, радиоонколог из Института Брода Массачусетского технологического института и Гарварда, изучающий способы улучшения этих методов. В настоящее время тромбоциты в образцах жидкой биопсии выбрасываются. Но если исследователям удастся использовать их ДНК, говорит молекулярный биолог Юваль Дор из Еврейского университета в Иерусалиме, «это может означать многократное повышение чувствительности» таких тестов.