A dohányzás és a tüdőrák meglepő összefüggései
A tüdőrák továbbra is a világ leghalálosabb rákja, és a cigarettafüst a fő bűnöse. A dohányban lévő vegyi anyagok, például a policiklusos aromás szénhidrogének (PAH-k) károsítják a DNS-t és kiváltják azokat a mutációkat, amelyek daganatokhoz vezethetnek. Ezek a mérgező anyagok a legtöbbet tanulmányozott rákkeltő anyagok közé tartoznak, így a dohányzás és a tüdőrák közötti kapcsolat az egyik legnyilvánvalóbb az orvostudomány számára.
Van azonban egy meglepő csavar: a legtöbb dohányos soha nem kap tüdőrákot. Ez a rejtély évtizedek óta zavarba ejti a tudósokat. Az új eredmények azt sugallják, hogy bizonyos embereknek beépített védekezése lehet, ami lassítja vagy korlátozza a DNS-károsodást. „Úgy tűnik, hogy egyes dohányosok rendelkeznek védőmechanizmusokkal” – állítják a kutatók, ami új ötleteket vet fel a rák megelőzésére és korai felismerésére.
A kockázati tényezők és a molekuláris mechanizmusok megértése
Évek óta tanulmányok sora bizonyítja, hogy a rák kockázata emelkedik az elszívott cigaretták számával, a szokás hosszával és a leszokáskori életkor emelkedésével. Ennek ellenére a dohányosok 80-90 százaléka egész életében tüdőrák nélkül él. És azok közül, akik megbetegednek, a legtöbben idősebb felnőttek. Ezek a rejtélyes statisztikák arra késztették a tudósokat, hogy a szokásokon és az életmódon túl mélyebbre ássanak azokban a genetikai és molekuláris nyomokban, amelyek megmagyarázhatják, miért csak néhány dohányos betegszik meg.
A dohányosok tumorai gyakran több tízezer DNS-mutációt tartalmaznak, amelyek többsége szomatikus, azaz az élet során szerzett, nem öröklött. A tudósok azonban sokkal kevesebbet tudnak arról, hogy a mutációk hogyan halmozódnak fel az egészséges tüdősejtekben, amelyek végül rákos sejtekké válhatnak. Az egyik fő kutatási terület a légutak mélyén található hörgőalapsejtek. Ezek a sejtek valószínűleg a laphámsejtes karcinóma előfutárainak tekinthetők, és idővel csendben gyűjtenek mutációkat.
Ezeknek a változásoknak a tanulmányozására a tudósok egy nagy pontosságú módszert, az úgynevezett egysejtes teljes genomszekvenálást (WGS) alkalmaznak. A régebbi technikáktól eltérően a WGS egyetlen sejt teljes genomját vizsgálja anélkül, hogy a laboratóriumi sejtek növekedéséből származó hibák bekerülnének. Ez lehetővé teszi a valós idejű mutációs minták pontos feltérképezését az egészségesnek tűnő sejtekben is.
Az új kutatásoknak köszönhetően a tudósok most már összehasonlíthatják a dohányzók és a nem dohányzók tüdősejtjeinek mutációs terhelését. Az egyes sejtek széles korosztályon történő szekvenálásával a tudósok megismerik, hogy a dohányzás és az öregedés együttesen hogyan növeli a rák kockázatát. Ez a munka új megvilágításba helyezi azt a kérdést, hogy miért maradnak egyes tüdők ellenállóak a hosszú évekig tartó dohányzás ellenére, míg mások nem.
Újítások a mutációelemzésben
Évtizedekig küzdöttek a kutatók annak a elméletnek a megerősítéséért, hogy a dohányzás DNS-mutációkat okozva tüdőrákot idéz elő. A korábbi módszerek szekvenálási hibái megnehezítették a valódi mutációk és a zajok megkülönböztetését, ami késleltette a haladást. Az egysejtes genomika áttörései azonban leküzdötték ezeket a korlátokat.
Jan Vijg, Ph.D., a molekuláris genetika vezető szakértője kifejlesztett egy új szekvenálási technikát, az úgynevezett egysejtes többszörös elmozdulásos amplifikációt (SCMDA). Ez a módszer, amelyet először a 2017-es Nature Methods című folyóiratban írtak le, minimalizálja a hibákat és javítja a mutációk kimutatásának pontosságát.
Az Albert Einstein Orvostudományi Egyetem kutatói nemrégiben SCMDA-t alkalmaztak 14 nemdohányzó, 11 és 86 év közötti, valamint 19 dohányzó, 44 és 81 év közötti személy tüdősejtjeinek vizsgálatára. A vizsgálatban részt vevő dohányosok maximális dohányzási előzménye 116 csomag/év volt.
A csapat bronchoszkópiás diagnosztikai vizsgálatok során gyűjtött hörgőhámsejteket. Ezek a sejtek, amelyek a leginkább rákos megbetegedésekre hajlamosak, az öregedés és a dohányzás következtében mutációkat halmoznak fel. A mutációs arányok összehasonlításával a kutatók megkezdték a dohányzás molekuláris lábnyomának és a tüdőrák kockázatában betöltött szerepének feltárását.
A mutációs minták feltárása
A Nature Genetics folyóiratban megjelent tanulmány feltárta, hogy a tüdősejtek az egyén öregedésével mutációkat halmoznak fel, és a dohányosoknál a mutációs arány jelentősen magasabb, mint a nem dohányzóknál. Ezek a mutációk egy nukleotid variánsokat és kis beillesztéseket vagy hiányokat tartalmaznak.
Az eredmények megerősítik azt a hipotézist, hogy a dohányzás gyorsítja a mutációk felhalmozódását, növelve ezzel a rák kockázatát. Ez összhangban áll a szélesebb körű epidemiológiai adatokkal, amelyek szerint a tüdőrák nemdohányzók körében ritka, míg az egész életen át dohányzók 10–20%-a betegszik meg.
Érdekes módon a dohányosok tüdősejtjeiben a mutációk száma arányosan nőtt a dohányzás csomag/évekkel, de körülbelül 23 csomagév után stagnálni kezdett. Ez a felső határ arra utal, hogy a mutációk felhalmozódásának biológiai határa van, még a súlyos dohányosok esetében is. Simon Spivack, pulmonológus és a tanulmány társszerzője szerint ez a stagnálás egyes egyéneknél a DNS-javító mechanizmusok vagy a méregtelenítő rendszerek fokozódó aktivitását tükrözheti.
„Nem a legtöbbet dohányzó egyének mutatták a legmagasabb mutációs terhelést” – mondta Dr. Spivack. „Ez arra utal, hogy szervezetük hatékonyan ellensúlyozza a további DNS-károsodást, lehetővé téve számukra a túlélést a cigarettafüstnek való hosszan tartó kitettség ellenére.”
A korai felismerés és megelőzés felé
Ezek az eredmények új megközelítéseket adnak a tüdőrák kutatásában. Az egyes dohányzókat védő molekuláris mechanizmusok azonosítása célzott beavatkozásokhoz vezethet a magasabb kockázatú egyének esetében. Dr. Vijg hangsúlyozta annak fontosságát, hogy olyan vizsgálati módszereket fejlesszenek ki, amelyekkel mérhető az egyén DNS-javító vagy méregtelenítő képessége. Az ilyen eszközök forradalmasíthatják a kockázatértékelést és a korai felismerési stratégiákat.
Dr. Spivack kiemelte a kutatás szélesebb körű következményeit: „Ez fontos lépés lehet a tüdőrák kockázatának megelőzése és korai felismerése felé, és elmozdulhatunk a jelenlegi hatalmas erőfeszítésekkel járó, késői stádiumú betegség elleni küzdelemtől, amely a egészségügyi kiadások és a szenvedés nagy részét teszi ki.”
A fejlett genomikai technikák és az epidemiológiai ismeretek kombinálásával a kutatók reményei szerint közelebb kerülhetnek a személyre szabott rákmegelőzéshez. Ez a megközelítés segíthet a kockázatnak kitett egyének azonosításában a tünetek megjelenése előtt, javítva az eredményeket és csökkentve a késői stádiumú betegségek terheit.
Az előrelépés útja
A kutatás aláhúzza a molekuláris biológia és a klinikai gyakorlat közötti kapcsolat fontosságát. Noha a dohányzás abbahagyása továbbra is a leghatékonyabb módszer a tüdőrák kockázatának csökkentésére, a rákrezisztencia genetikai és molekuláris alapjainak megértése új reményt kínál. Azoknak az egyéneknek a beazonosítása, akik hajlamosabbak a dohányzás káros hatásainak elszenvedésére, lehetővé teheti a korai beavatkozást és az egészségügyi erőforrások jobb elosztását.
Ahogy a tudósok tovább finomítják az egysejtes szekvenálási technikákat, úgy nő a rákmegelőzés és -kezelés terén elérhető áttörések esélye. Ez a kutatás nemcsak a tüdőrák megértését mélyíti, hanem megalapozza a precíziós orvoslás innovációit is. Az életkor, a dohányzás és a genetikai ellenálló képesség komplex kölcsönhatásainak feltárásával a kutatók utat nyitnak egy olyan jövő felé, amelyben a tüdőrák nemcsak kezelhető, hanem megelőzhető is lesz.