Przewlekły stan zapalny od dawna uznawany jest za jeden z najważniejszych czynników zwiększających ryzyko rozwoju nowotworów. Nowe badania naukowców z Broad Institute oraz Uniwersytetu Harvarda rzucają jednak nowe światło na mechanizm tego zjawiska. Okazuje się, że nawet po ustąpieniu zapalenia jelit komórki mogą zachowywać epigenetyczną „pamięć” wcześniejszego stanu zapalnego, która przez długi czas wpływa na ich funkcjonowanie.
W badaniu opublikowanym w prestiżowym czasopiśmie Nature naukowcy pokazali, że takie molekularne „blizny” mogą przygotować tkanki jelitowe do rozwoju raka jelita grubego wiele lat po zakończeniu procesu zapalnego. Odkrycie to może mieć istotne znaczenie dla przyszłej diagnostyki oraz strategii profilaktyki nowotworów.
Z tego artykułu dowiesz się…
- W jaki sposób przewlekły stan zapalny pozostawia trwałe zmiany epigenetyczne w komórkach jelitowych.
- Dlaczego epigenetyczna „pamięć zapalenia” może zwiększać ryzyko raka jelita grubego nawet wiele lat po ustąpieniu choroby.
- Na czym polega mechanizm „podwójnego uderzenia” – epigenetycznej zmiany i mutacji nowotworowej.
- Jak odkrycie może pomóc w opracowaniu nowych biomarkerów oraz metod wczesnej diagnostyki raka jelita grubego.
Przewlekły stan zapalny jako czynnik ryzyka nowotworów
Stan zapalny jest naturalną reakcją organizmu na uszkodzenie lub infekcję. W sytuacji przewlekłej aktywacji układu odpornościowego może jednak prowadzić do długotrwałych zmian w środowisku tkankowym, sprzyjających powstawaniu nowotworów. Zjawisko to obserwuje się m.in. w:
- przewlekłych chorobach zapalnych jelit,
- przewlekłym zapaleniu wątroby,
- długotrwałych procesach zapalnych w tkankach.
Nowe badania wskazują jednak, że wpływ zapalenia może być znacznie bardziej trwały, niż wcześniej przypuszczano.
Epigenetyczne „blizny” po zapaleniu
Naukowcy przeprowadzili eksperymenty na modelu myszy, u których wywołano zapalenie jelita grubego. Następnie obserwowano zmiany zachodzące w komórkach nabłonka jelitowego. Zespół badawczy opracował metodę umożliwiającą jednoczesną analizę kilku procesów zachodzących w pojedynczych komórkach:
- ekspresji genów,
- zmian w epigenomie,
- historii klonalnej komórek.
Badania wykazały, że nawet po ustąpieniu zapalenia i pełnym wygojeniu tkanki niektóre komórki zachowują epigenetyczne ślady wcześniejszego stanu zapalnego. Zmiany te polegają na tym, że określone fragmenty DNA pozostają „otwarte” i dostępne dla regulacji genów, mimo że ich ekspresja wraca do poziomu sprzed choroby. Starszy autor badania Jason Buenrostro podkreśla znaczenie tego odkrycia:
To odkrycie jest doskonałym przykładem tego, jak nasze doświadczenia i narażenia wpływają na nasze przyszłe zdrowie. Badacz dodaje również: wykazaliśmy, że zmiany epigenetyczne są brakującym elementem w procesie, w którym stan zapalny prowadzi do raka.
Mechanizm „podwójnego uderzenia”
Badanie sugeruje, że rozwój raka jelita grubego może przebiegać w dwuetapowym procesie. Pierwszym etapem jest powstanie epigenetycznej „pamięci zapalenia”, która zmienia sposób regulacji genów w komórkach jelita. Drugim etapem jest pojawienie się mutacji sprzyjającej rozwojowi nowotworu. Połączenie tych dwóch czynników znacząco przyspiesza rozwój guza.
Eksperymenty pokazały, że gdy naukowcy wprowadzili mutację nowotworową do tkanek posiadających epigenetyczną pamięć zapalenia, guzy rosły szybciej i osiągały większe rozmiary niż w tkankach bez wcześniejszego procesu zapalnego. Komórki macierzyste jelita z najsilniejszą pamięcią epigenetyczną przekazywały te zmiany kolejnym pokoleniom komórek, tworząc całe populacje komórek bardziej podatnych na rozwój raka. Buenrostro zwraca uwagę na ważny aspekt tego zjawiska:
W epigenomie obserwujemy długotrwały, silny efekt, który tylko czeka na okazję, aby wpłynąć na ekspresję genów. Aby zaobserwować te efekty, musieliśmy przyjrzeć się warstwie epigenetycznej.
Dlaczego liczba zachorowań na raka jelita grubego rośnie u młodych osób
W ostatnich dekadach obserwuje się gwałtowny wzrost zachorowań na raka jelita grubego wśród młodych dorosłych. Naukowcy podejrzewają, że za zjawisko to mogą odpowiadać czynniki środowiskowe, takie jak:
- dieta,
- styl życia,
- ekspozycja na toksyny,
- zaburzenia mikrobiomu jelitowego.
Główny autor badania Surya Nagaraja podkreśla:
Te czynniki są przejściowe – dieta, którą stosujesz w okresie dojrzewania, nie jest dietą, którą stosujesz teraz, ale może wpływać na ryzyko zachorowania na raka w ciągu całego życia.
Oznacza to, że krótkotrwałe czynniki środowiskowe mogą pozostawiać trwały ślad w komórkach, który zwiększa ryzyko choroby wiele lat później.
Nowe możliwości diagnostyczne
Odkrycie epigenetycznej pamięci zapalenia otwiera nowe możliwości diagnostyczne. Naukowcy badają obecnie, czy molekularne „blizny” mogą być wykrywane w próbkach kału pacjentów, co pozwoliłoby identyfikować osoby znajdujące się w grupie podwyższonego ryzyka raka jelita grubego. Jeśli takie biomarkery zostaną potwierdzone w badaniach klinicznych, mogłyby umożliwić:
- wcześniejsze wykrywanie ryzyka nowotworu,
- monitorowanie stanu zapalnego jelit,
- wdrażanie terapii zapobiegających rozwojowi raka.
Projekt PROSPECT i globalne badania nad rakiem jelita grubego
Badanie jest częścią międzynarodowego projektu PROSPECT, którego celem jest zrozumienie przyczyn rosnącej liczby zachorowań na raka jelita grubego u młodych dorosłych. Projekt jest elementem inicjatywy Cancer Grand Challenges, wspierającej globalne zespoły badawcze w rozwiązywaniu najtrudniejszych problemów onkologii. David Scott, dyrektor Cancer Grand Challenges, podkreśla znaczenie odkrycia:
Zespół PROSPECT pracuje nad odkryciem ważnych spostrzeżeń dotyczących rosnącej globalnej zapadalności na raka jelita grubego u młodszych dorosłych. Jeśli zostaną one potwierdzone u ludzi, najnowsze odkrycia sugerują, że przewlekły stan zapalny we wczesnym okresie życia może wpływać na ryzyko zachorowania na raka jelita grubego dziesiątki lat później.
Główne wnioski
- Badania zespołu z Broad Institute i Uniwersytetu Harvarda wykazały, że przewlekły stan zapalny jelit pozostawia trwałe zmiany w epigenomie komórek, które mogą utrzymywać się przez wiele pokoleń podziałów komórkowych.
- Epigenetyczna pamięć zapalenia stanowi pierwszy element mechanizmu „podwójnego uderzenia” – w połączeniu z mutacją sprzyjającą nowotworowi może znacząco przyspieszać rozwój guza.
- W eksperymentach na myszach tkanki z wcześniejszym stanem zapalnym rozwijały większe i szybciej rosnące guzy po wprowadzeniu mutacji nowotworowej.
- Odkrycie może doprowadzić do opracowania nowych biomarkerów wykrywanych np. w próbkach kału, które pozwolą identyfikować osoby z podwyższonym ryzykiem raka jelita grubego.
Źródło:
- https://www.nature.com/articles/s41586-026-10258-4
- Broad Institute and Harvard University
