Naukowcy odkryli, że dodatkowy chromosom, który występuje u osób z zespołem Downa i powoduje jego charakterystyczne objawy, jest też nośnikiem genu odpowiedzialnego za pozbawienie guzów dopływu krwi, której potrzebują do przeżycia i rozwoju.
Folkman zawsze to podejrzewał.
– Większość ludzi nie docenia faktu, że pacjenci z zespołem Downa potencjalnie są w posiadaniu sekretu, który mógłby doprowadzić do nowych, rewolucyjnych i skutecznych sposobów leczenia raka – mówi dr David Sweetser, który leczy pacjentów i prowadzi badania nad rakiem w MassGeneral Hospital for Children, jednak nie był zaangażowany w projekt związany z Downem. – W oczywisty sposób daje to nadzieję na uzyskanie informacji, która pomoże opracować narzędzie pozwalające leczyć najróżniejsze lite guzy.
Pod wieloma względami odkrycie, o którym dokładnie informowało w zeszłym tygodniu pismo ”Nature”, jest podręcznikowym przykładem szczęśliwego przypadku w nauce.
Będąc początkującym badaczem, Sandra Ryeom chciała lepiej zrozumieć białko zwane kalcyneuryną – a zwłaszcza to, co kontroluje jego aktywność u ludzi. Było to przedmiotem intensywnego zainteresowania, ponieważ kalcyneuryna bywa niekiedy śmiertelnie groźna, doprowadzając do odrzucenia przeszczepionych narządów.
Sześć lat temu, Ryeom wraz z innymi naukowcami zidentyfikowała genetyczny mechanizm, który działa jak wyłącznik dla kalcyneuryny. – Nie wydawało się to wówczas mieć związku z rakiem, wzrostem naczyń krwionośnych czy zespołem Downa – mówi.
Sytuacja wkrótce się zmieniła, gdy Ryeom poznała lokalizację genu – na chromosomie 21. To ten sam chromosom, którego trzy kopie występują u osób z zespołem Downa. Większość ludzi dziedziczy chromosomy parami. Jednak to właśnie trzeci chromosom 21 odpowiada za zewnętrzne cechy fizyczne i wewnętrzne problemy medyczne związane z zespołem Downa, w tym wady serca, problemy z oddychaniem i chorobę Alzheimera.
Jednocześnie, jak wskazują eksperymenty, gen ten wywiera znaczący wpływ, hamując wzrost naczyń krwionośnych, które odżywiają guzy nowotworowe.
To było jak oglądanie elementów układanki: czy ten gen, znajdujący się na tym samym chromosomie, który odpowiada za zespół Downa, może być szczególnie aktywny u osób z owym zespołem i odpowiadać za pozbawienie nowotworów zasobów potrzebnych im do wzrostu?
Badania epidemiologiczne przeprowadzone na tysiącach osób z zespołem Downa – w USA jest ich ponad 400 tysięcy – wykazały, że w porównaniu z grupą osób w tym samym wieku prawdopodobieństwo zgonu z powodu litego guza jest w ich przypadku o ponad 90 procent niższe, nawet jeśli długość ich życia wzrosła dzięki postępowi medycyny. Jednak, co ciekawe, zespół Downa wydaje się zwiększać ryzyko białaczki – nowotworu krwi.
– Sposób, w jaki nowotwory dotykają osób z zespołem Downa jest równie intrygujący z obu perspektyw – mówi dr Jeffrey Toretsky, pediatra-onkolog z Lombardi Comprehensive Cancer Center przy Georgetown University. –
Dlaczego częściej chorują na białaczkę, a rzadziej na lite guzy?
Ryeom i inni naukowcy rozpoczęli serię eksperymentów badających zagadnienia związane z guzami. Kolejne badania pozwoliły zgromadzić dowody.
Jeden z eksperymentów potwierdził, że osoby z zespołem Downa mają podwyższoną aktywność genu zwanego DSCR-1. Podczas innych badań wyhodowano myszy z trzema kopiami genu DSCR-1 – miało to naśladować trzy kopie w ludzkim zespole Downa – a następnie wstrzyknięto im komórki nowotworowe. Rozwijające się u nich nowotwory rosły o połowę wolniej i były o połowę mniejsze niż w przypadku normalnych myszy.
W końcu pionier badań nad komórkami macierzystymi George Q. Daley z Children”s Hospital pobrał próbki skóry zarówno od dorosłych z zespołem Downa jak i od innych osób. Przy użyciu technik genetycznych skórę przekształcono w ludzkie komórki macierzyste, które z kolei zostały wstrzyknięte myszom. Komórki macierzyste dzieliły się w sposób chaotyczny, tworząc nieszkodliwe guzy, które okazały się idealnym modelem do badań nad rozwojem naczyń krwionośnych.
Jak się okazało, łagodne masy utworzone przez komórki macierzyste pochodzące od osób z zespołem Downa niemal nie wykazały tworzenia się naczyń krwionośnych, co wyraźnie kontrastowało z prężnym wzrostem naczyń w innych guzach.
Doprowadziło to naukowców do konkluzji, że dodatkowa kopia genu DSCR-1 jest ważnym (choć nie jedynym) czynnikiem zapobiegającym tworzeniu się zaopatrujących guzy naczyń krwionośnych u osób z zespołem Downa. Znaleziono również dowody, że drugi spośród 231 genów chromosomu 21 hamuje wzrost naczyń.
Zarówno badacze z Children”s jak i niezależni specjaliści przewidzieli, że odkrycie może doprowadzić do opracowania leków o działaniu przypominającym efekt zespołu Downa u pacjentów z nowotworami. Poszli jednak dalej, sugerując, że pewnego dnia zdrowi dorośli mogliby regularnie przyjmować pigułki zapobiegające tworzeniu się nieprawidłowych naczyń krwionośnych i w ten sposób powstrzymujące mikroskopijne guzy przed przekształceniem się w coś
niebezpiecznego.
Jednak każdy lek mający zapobiegać nowotworom musiałby spełniać znacznie surowsze wymogi bezpieczeństwa niż leki podawane pacjentom, u których już pojawiły się guzy zagrażające życiu.
– Strategie zapobiegania nowotworom są naprawdę Świętym Graalem, ale sprawiają trudności, ponieważ trzeba stosować leki, które nie są toksyczne i mogą być stosowane u ludzi całymi latami – mówi dr Crystal Mackall, kierujący onkologią pediatryczną w National Cancer Institute.
Odkrycie pojawia się w czasie, gdy wielu naukowców zajmujących się nowotworami ma obsesję na punkcie opracowania spersonalizowanych terapii zamiast bardziej ogólnych sposobów pokonania choroby. Do swoich ostatnich dni charyzmatyczny Folkman był zwolennikiem sposobu leczenia raka, który mógłby pomóc jak największej liczbie pacjentów. Jego prace, przez lata niedoceniane, stały się inspiracją dla leków takich jak Avastin, który zaburza dopływ krwi do nowotworów i spowalnia utratę wzroku u pacjentów z nieszczelny
mi naczyniami krwionośnymi w oczach.
Folkman zmarł w styczniu 2008 roku, kiedy naukowcy badający zespół Downa mieli właśnie rozpocząć eksperymenty nad guzami u myszy.
– Nigdy nie zobaczył ich wyników, co jest prawdziwym nieszczęściem – ubolewa Ryeom, jedna z jego naukowych następców. – Jednak myślę, że w jakiś sposób jest tego świadomy.