Соматические мутации в клетках кожи — не причина псориаза

Ученые предполагают, что соматические мутации играют роль в патогенезе многих неопухолевых заболеваний. Замена клеток дикого типа мутантными клонами может иметь функциональные последствия для тканей, способствовать прогрессированию заболевания или влиять на результат лечения. Влиять на спектр соматических мутаций могут окружающие факторы, например, лекарства или процесс воспаления. Подобная картина описана для пораженных тканей при неалкогольной жировой болезни печени и воспалительном заболевании кишечника.

Продолжая работу в этом направлении, команда ученых из Великобритании, Германии и Испании изучила ландшафт соматических мутаций в клетках кожи при псориазе. Основываясь на данных полноэкзомного секвенирования, они сравнили мутации, происходящие в пораженной и здоровой коже пациентов с псориазом, и не нашли признаков активного распространения мутантных клеток. Зато исследователи обнаружили мутагенное воздействие псораленов — компонентов широко используемого фотолечения псориаза. Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Genetics.

В выборку для исследования ученые взяли образцы микробиопсий эпидермиса от 111 пациентов с обыкновенным псориазом в возрасте от 18 до 88 лет из Университетской больницы Шлезвиг-Гольштейн (Германия). Пациенты сдали парные пункционные биопсии пораженной и прилегающей неповрежденной кожи (111 и 106 образцов, соответственно). Из этого материала авторы работы выделили 1182 микробиопсии эпидермиса с использованием микродиссекции с лазерным захватом, а затем провели полноэкзомное секвенирование ДНК полученных образцов.

В среднем на одну микробиопсию ученые обнаружили 430 одноосновных замен (single-base substitution, SBS), 39 двухосновных замен (doublet-base substitutions, DBS) и три индела (инсерции или делеции). В большинстве образцов содержалась смесь клонов клеток. При этом клоны, встречающиеся сразу в нескольких микробиопсиях или на больших участках биопсии кожи, наблюдались редко. Также исследователи сравнили частоту, с которой в коже встречаются пары микробиопсий, находящихся на расстоянии более 500 мкм друг от друга и имеющих более 10% общих мутаций. Здоровая и пораженная кожа не отличались между собой по этому показателю. Это указывает на то, что гиперпролиферация кератиноцитов, связанная с обострениями псориаза, оказывает минимальное влияние на распространение мутантных клонов.

Чтобы определить, какие мутационные процессы были активны в коже на протяжении всей жизни пациентов, ученые определили для каждого клона мутационные сигнатуры и сравнили их с эталонными из каталога соматических мутаций при раке, COSMIC. Ожидаемо, наиболее распространенным вариантом была одноосновная замена SBS7b, которую связывают с воздействием ультрафиолета. На эту сигнатуру приходится 80% мутаций. Также авторы обнаружили, что при псориазе возрастала мутационная нагрузка SBS1 и SBS5 — так называемых «clock-like» сигнатур. Они отражают внутренние клеточные процессы и служат своего рода митотическими часами деления клеток. Считается, что воспаление связано с увеличением количества таких мутаций.

Далее ученые выяснили, подвергаются ли мутации в клетках кожи положительному отбору. Его действие подтвердилось для мутаций в пяти генах (NOTCH1, FAT1, PPM1D, TP53 и NOTCH2), о которых уже было известно из исследований на нормальном эпидермисе, и в четырех генах (GXYLT1, CHEK2, ZFP36L2 и EEF1A1), о которых ранее не сообщалось. Частота встречаемости этих мутаций в клетках здоровой и пораженной кожи не отличалась — это указывает на то, что положительный отбор действует одинаково как на клетки в очагах псориаза, так и на здоровые клетки, т.е. он не специфичен для пораженной кожи.

При анализе экзомных данных авторы работы обнаружили мутационную сигнатуру, связанную с применением псораленов. Синтетические формы этих фуранокумаринов используются в рамках фототерапии при обострениях псориаза, а также при лечении экземы и витилиго. Исследователи установили, что у пациентов, проходивших фотолечение с использованием псораленов, мутационная нагрузка возрастала вместе с ростом числа сеансов терапии. Так, у одного из пациентов, который до исследования проходил длительное (более 200 сеансов) фотолечение, ученые нашли более 12 000 экзонных мутаций, связанных с псораленами. Однако наличие псораленовой сигнатуры не вполне коррелировало с историей лечения — ассоциированные с псораленами мутации были обнаружены и у тех пациентов, которые не получали лечения этими соединениями. Ученые предполагают, что на сигнатуры у этих пациентов повлияли факторы окружающей среды или использование солнцезащитных кремов, содержащих псоралены, в прошлом.

Результаты демонстрируют, что соматические мутации в клетках кожи не являются причиной возникновения или распространения псориаза. Мутационная нагрузка при нем изменяется умеренно, а сами мутации встречаются не только в пораженной, но и в здоровой коже. Кроме того, псориаз не вызывает клонального распространения кератиноцитов, а положительный отбор одинаково действует на здоровые клетки и клетки пораженного участка.

Найдены факторы, повышающие риск развития псориатического артрита