Καθώς γερνάμε, τα ακραία καλύμματα των χρωμοσωμάτων μας, που ονομάζονται τελομερή, μικραίνουν. Τώρα, οι επιστήμονες του Salk Institute ανακάλυψαν πως όταν τα τελομερή γίνονται πολύ μικρά, επικοινωνούν με τα μιτοχόνδρια, τα κέντρα παραγωγής ενέργειας του κυττάρου. Αυτή η επικοινωνία ενεργοποιεί ένα πολύπλοκο σύνολο μονοπατιών σηματοδότησης και ξεκινά μια φλεγμονώδη απόκριση που καταστρέφει κύτταρα που διαφορετικά θα μπορούσαν να γίνουν καρκινικά.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο Nature, θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέους τρόπους πρόληψης και θεραπείας του καρκίνου, καθώς και στο σχεδιασμό καλύτερων παρεμβάσεων για την αντιστάθμιση των επιβλαβών συνεπειών της γήρανσης.
Η ανακάλυψη είναι το αποτέλεσμα μιας συνεργασίας μεταξύ των καθηγητών Salk Jan Karlseder και Gerald Shadel, οι οποίοι συνεργάστηκαν για να εξερευνήσουν ομοιότητες που είχαν βρει ο καθένας τους σε μονοπάτια φλεγμονώδους σηματοδότησης. Το εργαστήριο του Karlseder μελετά τη βιολογία των τελομερών και το πώς τα τελομερή εμποδίζουν τον σχηματισμό καρκίνου. Το εργαστήριο του Shadel μελετά τον ρόλο που παίζουν τα μιτοχόνδρια στην ανθρώπινη ασθένεια, τη γήρανση και το ανοσοποιητικό σύστημα.
«Είμαστε ενθουσιασμένοι που ανακαλύψαμε ότι τα τελομερή συνομιλούν με τα μιτοχόνδρια», λέει ο Karlseder. «Σαφώς συνεργάζονται σε καλά ελεγχόμενες βιολογικές διεργασίες για να ξεκινήσουν κυτταρικές οδούς που σκοτώνουν κύτταρα που θα μπορούσαν να προκαλέσουν καρκίνο».
Όταν τα τελομερή βραχύνουν σε σημείο που δεν μπορούν πλέον να προστατεύσουν τα χρωμοσώματα από βλάβες, εμφανίζεται μια διαδικασία που ονομάζεται «κρίση» και τα κύτταρα πεθαίνουν. Αυτή η ευεργετική φυσική διαδικασία αφαιρεί κύτταρα με πολύ κοντά τελομερή και ασταθή γονιδιώματα και είναι γνωστό ότι αποτελεί ισχυρό φραγμό κατά του σχηματισμού καρκίνου.
Ο Karlseder και ο πρώτος συγγραφέας της μελέτης Joe Nassour, ανώτερος ερευνητικός συνεργάτης στο εργαστήριο Karlseder, ανακάλυψαν προηγουμένως ότι τα κύτταρα σε κρίση αφαιρούνται με μια διαδικασία που ονομάζεται αυτοφαγία, κατά την οποία το σώμα απαλλάσσεται από τα κατεστραμμένα κύτταρα.
Σε αυτή τη μελέτη, η ομάδα ήθελε να μάθει πώς ενεργοποιούνται τα προγράμματα κυτταρικού θανάτου που εξαρτώνται από την αυτοφαγία κατά τη διάρκεια κρίσης, όταν τα τελομερή είναι εξαιρετικά μικρά.
Διεξάγοντας μια γενετική εξέταση και χρησιμοποιώντας κύτταρα ανθρώπινου δέρματος που ονομάζονται ινοβλάστες, οι επιστήμονες ανακάλυψαν αλληλοεξαρτώμενες οδούς ανοσολογικής αίσθησης και φλεγμονώδους σηματοδότησης -παρόμοιες με αυτές με τις οποίες το ανοσοποιητικό σύστημα καταπολεμά τους ιούς- που είναι ζωτικής σημασίας για τον κυτταρικό θάνατο κατά τη διάρκεια της κρίσης. Συγκεκριμένα, διαπίστωσαν ότι μόρια RNA που προέρχονται από βραχεία τελομερή ενεργοποιούν τους ανοσολογικούς αισθητήρες που ονομάζονται ZBP1 και MAVS με μοναδικό τρόπο στην εξωτερική επιφάνεια των μιτοχονδρίων.
Τα ευρήματα καταδεικνύουν σημαντικούς δεσμούς μεταξύ των τελομερών, των μιτοχονδρίων και της φλεγμονής και υπογραμμίζουν το πώς τα κύτταρα μπορούν να παρακάμψουν την κρίση (παρακάμπτοντας έτσι την καταστροφή) και να γίνουν καρκινικά όταν οι οδοί δεν λειτουργούν σωστά.
«Τα τελομερή, τα μιτοχόνδρια και η φλεγμονή είναι τρία χαρακτηριστικά της γήρανσης που μελετώνται συνήθως μεμονωμένα», λέει ο Shadel. «Τα ευρήματά μας που δείχνουν ότι τα στρεσαρισμένα τελομερή στέλνουν ένα μήνυμα RNA στα μιτοχόνδρια για να προκαλέσουν φλεγμονή, υπογραμμίζουν την ανάγκη μελέτης των αλληλεπιδράσεων μεταξύ αυτών των χαρακτηριστικών για την πλήρη κατανόηση της γήρανσης και ίσως παρέμβαση για την αύξηση της διάρκειας της υγείας στους ανθρώπους».
«Ο σχηματισμός καρκίνου δεν είναι μια απλή διαδικασία», λέει ο Nassour. «Είναι μια διαδικασία πολλαπλών σταδίων που απαιτεί πολλές αλλοιώσεις σε όλο το κύτταρο. Η καλύτερη κατανόηση των πολύπλοκων οδών που συνδέουν τα τελομερή και τα μιτοχόνδρια μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων θεραπειών για τον καρκίνο στο μέλλον».
Οι επιστήμονες σχεδιάζουν να εξετάσουν περαιτέρω τη μοριακή βάση αυτών των μονοπατιών και να διερευνήσουν τις θεραπευτικές δυνατότητες της στόχευσης αυτών των οδών για την πρόληψη ή τη θεραπεία του καρκίνου.
Περισσότερες πληροφορίες: Telomere-to-mitochondria signalling by ZBP1 mediates replicative crisis.
