Philos Theor Pract Biol (2017) 9: 2
Saraton evolyutsiyasi va xromosomalarning beqarorligi
Yüklə 0,49 Mb. Pdf görüntüsü
|
|
3 Saraton evolyutsiyasi va xromosomalarning beqarorligi
Machine Translated by Google Onkogenezni "qo'zg'atuvchi" genetik mutatsiyalarni aniqlash bo'yicha juda ko'p sa'y-harakatlarga qaramay, bunday deterministik va reduktiv qidiruv nafaqat noaniq, balki noto'g'ri yo'nalish hamdir. ÿ ochiq kirish - ptpbio.org 7 Hozirgi ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, klinik sharoitlardan olingan saraton hujayralari populyatsiyalari bir necha darajalarda ajoyib darajada heterojendir, bu kutilganidan ancha yuqori, bu 1.1-bo'limda muhokama qilingan reduksion-deterministik parchalanish va izolyatsiyalash usuliga bevosita shubha qiladi (Hep pner 1984; Torres va boshq. 2007; Park va boshq. 2010; Navin va boshq. 2011; Baca va boshq. 2013). O'n yildan ko'proq vaqt oldin, Xalqaro saraton genomikasi konsorsiumining yig'ilishida a'zolar o'rtasida "tanlangan o'simta turining heterojenligi tegishli mutatsiyalarni aniqlash uchun imkon qadar kichik bo'lishi kerak" degan juda aniq deterministik nuqtai nazar bo'lgan. . Shuning uchun o'simta turlarining dastlabki to'plamiga ustuvorlik berishda ma'lum o'simta turining genetik heterojenligini hisobga olish kerak" (2007, 5). Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, mutatsiyalar saratonni keltirib chiqarishi aniq va shuning uchun ularning asl kontekstidan tashqarida tekshirilishi mumkin degan taxminga asoslanib tekshirilishi kerak. Garchi o'zgaruvchanlikni bunday minimallashtirish boshlang'ich laboratoriya ishlarini soddalashtirishi mumkin bo'lsa-da, muammo, albatta, bunday tadqiqot klinik holatlarda "haqiqiy dunyo" hujayra populyatsiyalariga qo'llanilganda, u doimiy ravishda muvaffaqiyatsizlikka uchraganida (Stepanenko va Kavsan 2012) ; Watson 2013). Reduktiv, deterministik asosli tadqiqot "oxir-oqibat aniq, chiziqli sabablar zanjiri aniqlanadi" deb taxmin qiladi, shuning uchun saraton tadqiqotlari hali ham saraton rivojlanishi bilan uzviy bog'liq bo'lgan o'ziga xos haydovchi mutatsiyalarni qidirmoqda. Bunday kashfiyot saraton mavjudligini aniq bashorat qilish (va olib tashlash) uchun yo'l beradi (agar tizim deterministik va o'lchovlar to'liq aniq bo'lsa). Bunday usullar ko'p marta umidsizlikka uchraganligi sababli, alternativa saratonni evolyutsion jarayon sifatida ko'rishdir, bunda tanlov bir necha darajalarda heterojen populyatsiyalarga ta'sir qiladi. Bu klinik sharoitlarda kuzatilgan haqiqiy dunyo hujayra populyatsiyalariga ko'proq o'xshaydi va bu Weinbergning saraton tadqiqotlaridagi so'nggi tendentsiya "ushbu kasallikning cheksiz murakkabligiga qarshi turishga qaytish" degan da'vosini tasdiqlaydi (2014, 267). fleming: ikkita dogma 2000-yildan boshlab, katta ma'lumotlar davri allaqachon tezlashayotgan paytda, reduktiv tahlillar asosiy bo'lib, genomlar ketma-ketligi yashirin javoblarni ochib beradi degan tushuncha bilan iste'mol qilingan.
oldindan aytib bo'lmaydigan xronologik tartibda" (Weinberg 2014, 269). Boshqacha qilib aytganda, har bir mutatsiyaga uchragan o'simta o'ziga xos tarzda mutatsiyaga uchragan. Bugungi kunda tendentsiya davom etmoqda, ketma-ketlik va katta ma'lumotlarga urg'u berilgan, ammo Vaynberg ta'kidlaganidek, biz hali ham saraton rivojlanishini bashorat qilishning umumiy qobiliyatiga ega emasmiz (qarang. 2014, 270). Misol tariqasida, Saraton Genom Atlasi (TCGA) keng miqyosli genom ketma- ketligi va genom tahlili usullaridan "odam saratonining 20 dan ortiq turlari bilan bog'liq genomik o'zgarishlarning butun spektrini tizimli ravishda o'rganish" uchun foydalangan (Milliy sog'liqni saqlash institutlari 2016). 2006 yilda boshlangan TCGA 2014 yilda rasman yakunlandi va 10 000 ga yaqin o'simtalarning genetik profilini aniqlagandan so'ng saraton bilan bog'liq 10 millionga yaqin mutatsiyani aniqladi. Taxminan 400 million dollarlik loyiha tugallangach, Xeydi Ledford Nature News nashrida shunday dedi: “Bir nechta “haydovchilar” saraton rivojlanishiga hissa qo'shgan bo'lsalar ham, mutatsiyalarning ko'pchiligi genetik g'alatilikning hayratlanarli to'plamini shakllantirdi, ular juda kam umumiylikka ega. o'smalar orasida" (2015, 128). Bugungi kunda ko'plab saraton tadqiqotlari biologik ierarxiyaning turli darajalarida saraton rivojlanishining evolyutsion dinamikasiga qaratilgan: "Ba'zi tadqiqotchilar hujayralarning o'ziga xos xususiyatlariga e'tibor berishadi; ba'zilari bunday hujayralarning butun populyatsiyasining xususiyatlariga e'tibor berish; ba'zilari hujayralar orasidagi ierarxik yoki fazoviy munosabatlarga e'tibor beradi; ba'zilari saraton hujayralari va ularning mikro muhiti o'rtasidagi o'zaro ta'sirga e'tibor beradi "(Lean and Plutynski 2016, 45). Kristofer Lean va Anya Plutinskiy Machine Translated by Google
Bu omillarning barchasi saraton rivojlanishiga ta'sir qilishi mumkinligini ta'kidlaydilar va "Asosiysi buni ko'p bosqichli tanlov jarayoni sifatida ko'rish va tanlov bir vaqtning o'zida turli darajalarda ishlaydi" (2016, 53). Bunga hujayralar o'rtasidagi kabi individual tanlash, shuningdek, hujayra populyatsiyalari yoki avlodlari darajasida yoki hujayra koloniyalari darajasida guruh tanlash kiradi. Bu oxirgi misol, hujayra populyatsiyalari yoki hujayra koloniyalari darajasida, ya'ni genom darajasida, Genri Xen va uning hamkasblari o'zlari da'vo qilgan narsa - Xromosoma beqarorligi (CIN) (2013) . CIN ma'lum bir hujayra populyatsiyasi ichidagi karyotiplarning hujayradan hujayraga o'zgaruvchanligi (xromosomalarning soni va tuzilishi) bilan o'lchanadi. Karyotipning o'zgarishi butun xromosomalarning yoki xromosomalar fraktsiyalarining yo'qolishi yoki karyotiplarning barcha landshaftini o'zgartiradigan tasodifiy o'zgarishlar bo'lgan klonal bo'lmagan xromosoma aberratsiyasining (NCCAs) ko'payishi yoki kamayishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Bunday karyotip o'zgarishlari, o'z navbatida, bu xromosomalardagi individual genlarning oldindan aytib bo'lmaydigan darajada o'zgarishiga olib keladi. fleming: ikkita dogma ÿ
ochiq kirish - ptpbio.org 1-rasm: Saraton evolyutsiyasining ikki bosqichi. Tinish fazasi yuqori xromosoma beqarorligi (CIN) bo'lgan hujayralar guruhini ifodalaydi, bu esa har bir alohida hujayra uchun xos bo'lgan tez, genom darajasidagi o'zgarishlarga olib keladi. Ushbu beqaror hujayralar o'rtasida raqobat mavjud va omon qolgan (doira) bosqichma-bosqich fazada klonik ravishda kengayadi. Birinchi fazadagi genom darajasidagi o'zgarishlar barqarorlashadi va kichik, pastki darajadagi genetik o'zgarishlar asta-sekin rivojlanadi (pirojnoe bo'laklari). Saraton evolyutsiyasi bo'yicha tadqiqotlar deyarli butunlay ikkinchi bosqichga qaratilganligi sababli, ikkinchi bosqichda qayd etilgan mutatsiyalar birinchi bosqichdan boshlab juda tasodifiy va tartibsiz jarayonning natijasi ekanligini yodda tutish kerak. Horne va boshqalardan olingan rasm. (2015), ruxsati bilan ko'paytirildi. Yagona hujayrali yoki bitta yadroli genomlar ketma-ketligi shuni ko'rsatdiki, genom nuqtai nazaridan saraton ikkita juda aniq bosqichda - tinish va bosqichma-bosqich rivojlanadi (Heng va boshq. 2006; Heng va boshq. 2013; Horne va Heng 2014; Vang va boshq. 2014; Horne va boshq. 2015). 1-rasmda ko'rsatilganidek, birinchi bosqich har bir alohida hujayraga xos bo'lgan tez va beqaror genom darajasidagi o'zgarishlar (NCCAs) tufayli "tiniqlangan". Ushbu birinchi bosqichda alohida hujayralar bir-biri bilan raqobatlashadi. Omon qolgan (lar) saraton evolyutsiyasining ikkinchi, bosqichma-bosqich bosqichida, kichik darajadagi genetik o'zgarishlar asta-sekin rivojlanib borganda ko'payadi. Birinchi bosqichdan boshlab genom darajasidagi tartibsiz o'zgarishlar endi barqaror va klonal ko'payish orqali bir xilda ko'paytirildi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, birinchi bosqich dinamik noklonal xromosoma aberatsiyasi (NCCAs) bilan tavsiflanadi, ikkinchi bosqich esa o'rnatilgan klonal xromosoma aberatsiyasidan (CCAs) iborat. 8 Saraton evolyutsiyasining ikkinchi bosqichida saraton kasalligi bo'yicha tadqiqotlarning aksariyati mavjud Machine Translated by Google 9 Bosqichli bosqichdagi populyatsiya hujayralar orasida bir xil proliferatsiyani ko'rsatgan bo'lsa, birinchi fazadagi beqaror hujayra populyatsiyalari hujayra siklining vaqtlari va umumiy populyatsiyaning o'sishi bo'yicha juda o'zgaruvchan edi (Abdallah va boshq. 2013). Misol uchun, beqaror hujayra populyatsiyalarida ikki baravar ko'payish vaqtlari noyob bo'lib, o'sishning juda teng bo'lmagan taqsimlanishiga olib keldi, chunki ko'pincha bir nechta ekstremal chegaralar mavjud edi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, saraton tadqiqoti determinizm yoki qat'iy bashorat qilish haqidagi qolgan barcha taxminlardan voz kechishi kerak, chunki jarayon juda tasodifiy va tartibsizdir. Shubhasiz, saraton tadqiqotining diqqatini ikkinchi evolyutsiya bosqichidan birinchi evolyutsiya bosqichiga o'tkazish to'liq yoki yaxshi yechim emas, lekin ikkinchi bosqichda saratonni keltirib chiqaradigan o'ziga xos "haydovchi" mutatsiyalar uchun aniq terministik, reduktiv qidiruvni davom ettirmaydi. bosqichi. Countryman va boshqalar. 2015), "chumolilar haqida bilishimiz chegaralari muammoni qanday hal qilishimiz bilan bir qatorda javob olish uchun sarflangan soatlar soni bilan ham belgilanadi" (2010, 13). fleming: ikkita dogma 1980-yillarning boshlarida aspirant sifatida Gordon E.O. Uilson tomonidan oÿrnatilgan deterministik va reduktiv paradigma asosida ishlagan, chumolilar genetik jihatdan maÿlum rollarni bajarish va butun koloniya faoliyati uchun maqbul boÿlgan aniq vazifalarni bajarish uchun dasturlashtirilgan (qarang. Gordon 2010, 5-6). Biroq, Gordonning tadqiqotlari o'sha paytda va hozirda ishlaydigan chumolilar koloniyasini algoritmik idrok etishni shubha ostiga qo'yadi va uni juda oldindan aytib bo'ladigan va samarali koloniya tizimi ostida shovqinli tartibsiz chumolilar to'dasi joylashgan, degan nuqtai nazar bilan almashtiradi. oldindan aytib bo'lmaydigan dunyo ..." (2010, 146). Gordonning so'zlariga ko'ra, agar biz chumolilarni batafsil kuzatsak, "chumolilar qanday reaksiyaga kirishishida ham stokastiklik, tasodifiylik va shovqin borligini ko'ramiz. Agar saraton evolyutsion tarzda tushunilsa, uni ehtimollik nuqtai nazaridan ham tushunish kerak. O'simta hujayralari populyatsiyasining tarkibi dinamik, stokastik jarayonning natijasidir; shuning uchun Vaynberg "har bir o'simta tabiatning o'ziga xos tajribasini ifodalaydi" (2014, 269) deb da'vo qilishining sababi. Determinizm va u bilan bog'liq bo'lgan saratonni keltirib chiqaradigan mutatsiyalarni topishdan voz kechilsa, saraton tadqiqotlari kamroq cheklangan va ochiq fikrli bo'ladi. Reduktsiya ism, determinizm yukisiz, hujayra populyatsiyalarida saratonga olib keladigan mutatsiyalarni qidirishi mumkin; ammo, bunday qidiruv uchun tegishli kontekst saraton rivojlanishini stoxastik, ko'p darajali, evolyutsion jarayon sifatida turli xil populyatsiyalar orasida eng yaxshi tushunishni yangilangan tushunchaga asoslanib, haqiqiy dunyo hujayra populyatsiyalarini qamrab olish uchun kengaytiriladi. Lean va Plutinskiyning fikriga ko'ra, "ozchilik nuqtai nazaridan boshlangan narsa hozirda matematik modellashtirish, kompyuter simulyatsiyasi, model tizimlarida eksperimental evolyutsiya va hatto filogeniyalarning paydo bo'lishi yoki saraton kasalligida tarmoqli evolyutsiyaga asoslangan faol tadqiqot sohasiga aylandi. taraqqiyot ..." (2016, 40). Garchi saraton kasalligini tekshirish uchun hali dominant asos bo'lmasa-da, determinizm dogmasidan voz kechish saratonni ko'p bosqichli evolyutsiya jarayoni sifatida kamroq cheklangan, fanlararo, ma'rifiy nuqtai nazarga olib keladi. qaratilgan. Ammo va bu muhim nuqta - saraton hujayralari populyatsiyasini ajratish va tasniflash uchun ishlatiladigan ikkinchi fazadagi mutatsiyalar oldindan aytib bo'lmaydi va xaotik birinchi evolyutsiya bosqichidan genom darajasidagi tasodifiy o'zgarishlarning natijasidir. Shunday qilib, saraton rivojlanishining potentsial "haydovchilari" sifatida tekshiriladigan ikkinchi bosqichda o'rganilgan mutatsiyalar ko'plab xavfli, prekanseroz hujayralar orasidan individual tanlashning yuqori stokastik va shovqinli jarayoni natijasidir. Ushbu mutatsiyalarning qanday paydo bo'lishi haqida deterministik, chiziqli yoki oldindan aytib bo'ladigan narsa yo'q. Darhaqiqat, tinish bosqichidagi hujayra populyatsiyalari shunchalik beqaror va oldindan aytib bo'lmaydigan bo'lib, ularni hatto qisqa vaqt ichida ham klonlash mumkin emasligi ko'rsatilgan. ÿ ochiq kirish - ptpbio.org Batoul Abdallah va uning hamkasblariga ko'ra, "namuna olingan har bir hujayra qisqa vaqt ichida noyob karyotipni ko'rsatdi va bu karyotiplarning klonlanmasligini aniq ko'rsatdi" (2013, 3643). Debora Gordon, hozirgi tadqiqot loyihalari chumolilarning kosmosdagi xatti-harakatlarini o'rganishni o'z ichiga oladi (qarang.
Yüklə 0,49 Mb. Dostları ilə paylaş:
|