Sep 03, 2023
ЭРα
Природа (2023)Процитировать это
Природа (2023)Цитировать эту статью
17 тысяч доступов
248 Альтметрика
Подробности о метриках
Фокальная амплификация числа копий является онкогенным явлением. Хотя недавние исследования выявили сложную структуру1,2,3 и эволюционные траектории4 ампликонов онкогенов, их происхождение остается плохо изученным. Здесь мы показываем, что фокальные амплификации при раке молочной железы часто возникают в результате механизма, который мы называем амплификацией транслокационного мостика, включающего межхромосомные транслокации, которые приводят к образованию и разрыву дицентрических хромосомных мостов. В 780 геномах рака молочной железы мы наблюдаем, что очаговые амплификации часто связаны друг с другом межхромосомными транслокациями на их границах. Последующий анализ указывает на следующую модель: окрестности онкогена транслоцируются в G1, создавая дицентрическую хромосому, дицентрическая хромосома реплицируется, и по мере того, как дицентрические сестринские хромосомы расходятся во время митоза, хромосомный мост формируется, а затем разрывается, при этом фрагменты часто циркулируют во внехромосомных хромосомах. ДНК. Эта модель объясняет амплификацию ключевых онкогенов, включая ERBB2 и CCND1. Границы рекуррентной амплификации и горячие точки перестройки коррелируют со связыванием рецептора эстрогена в клетках рака молочной железы. Экспериментально лечение эстрогеном вызывает двухцепочечные разрывы ДНК в целевых областях рецептора эстрогена, которые восстанавливаются транслокациями, что указывает на роль эстрогена в создании начальных транслокаций. Анализ панрака выявляет тканеспецифические отклонения в механизмах, инициирующих фокальные амплификации, при этом цикл разрыв-слияние-мостик преобладает в некоторых случаях и амплификация транслокации-мостика в других, вероятно, из-за разных сроков восстановления разрывов ДНК. Наши результаты идентифицируют общий способ амплификации онкогена и предполагают, что эстроген является его механизмом происхождения при раке молочной железы.
Амплификация числа копий является распространенным способом активации онкогена при раке1. В отличие от крупномасштабного увеличения числа копий, такого как анеуплоидии хромосомных плеч, амплификации онкогенов часто бывают очаговыми с высокой амплитудой5,6, что указывает на различные причинные механизмы. Предыдущая работа установила, что раковые клетки могут идти разными эволюционными путями, чтобы достичь высокого уровня амплификации числа копий. В некоторых случаях онкогены линейно амплифицируются после одного двухцепочечного разрыва ДНК (DSB) в рамках цикла разрыв-слияние-мост (BFB)2 — итеративных циклов разрыва хромосом, репликации ДНК, слияния сестринских хроматид и образования дицентрических хромосомных мостов, которые приводит к очередной поломке. Совсем недавно было показано, что амплификации высокого уровня могут также возникать в результате хромотрипсиса, явления массивной хромосомной фрагментации и перестройки, посредством образования внехромосомных кольцевых ДНК3,7,8,9,10,11 (вкДНК). Циклы хромотрипсиса и BFB часто переплетаются, поскольку хромотрипсис может генерировать разрывы ДНК, которые инициируют BFB, а цикл BFB может ускорять хромотрипсис4,12,13. Несмотря на эти достижения, первоначальные мутационные события, приводящие к очаговой амплификации онкогенов, остаются плохо изученными.
Рак молочной железы является одним из типов рака, при котором очаговая амплификация онкогенов играет решающую роль в онкогенезе14. При многих случаях рака молочной железы настоящие онкогены, такие как HER2 (также известный как ERBB2) и циклин D1 (CCND1), подвергаются фокальной амплификации, определяя клинически значимые подгруппы14,15. Эти очаговые усиления обычно возникают на ранних стадиях онкогенеза молочной железы, вероятно, способствуя переходу от атипической протоковой гиперплазии к протоковой карциноме in situ16,17. Сообщалось также о позднем появлении очаговых амплификаций во время лечения18, что позволяет предположить их связь с продолжающимися мутационными процессами в раковых клетках. Несмотря на важность фокальных амплификаций при раке молочной железы, остается неясным, как исходная клетка приобретает ампликоны и связан ли этот процесс с факторами риска рака молочной железы.