Dlaczego u jednej osoby wieloletnie narażenie na czynnik rakotwórczy prowadzi do rozwoju nowotworu, podczas gdy u innej, żyjącej w podobnych warunkach, choroba się nie pojawia? Odpowiedź nie zależy wyłącznie od czasu i intensywności ekspozycji. Międzynarodowy zespół badaczy wykazał w doświadczeniach na myszach, że istotną rolę może odgrywać również odziedziczone podłoże genetyczne organizmu. Wpływa ono nie tylko na podatność na zachorowanie, ale także na to, jakie mutacje zostaną utrwalone w komórkach i jaką drogą będzie rozwijał się guz.
Wyniki badania opublikowano 22 lipca 2026 roku w czasopiśmie „Nature”. Naukowcy przeanalizowali niemal 600 nowotworów wątroby pochodzących od czterech genetycznie zróżnicowanych szczepów myszy. Wszystkie zwierzęta były utrzymywane w takich samych warunkach i otrzymały identyczną dawkę tej samej substancji rakotwórczej w tym samym wieku. Mimo jednakowego narażenia nowotwory nie rozwijały się w ten sam sposób.
Badanie dostarcza eksperymentalnych dowodów na to, że odziedziczone warianty genetyczne mogą współdziałać z mutacjami powstającymi w ciągu życia pod wpływem czynników środowiskowych. Nie oznacza to, że geny przesądzają o zachorowaniu. Wskazuje jednak, że mogą zmieniać biologiczne konsekwencje uszkodzenia DNA, wpływając na ryzyko rozwoju nowotworu, tempo jego wzrostu oraz przebieg ewolucji komórek nowotworowych.
Nowotwór zaczyna się od zmian w DNA
Nowotwory rozwijają się w następstwie stopniowego gromadzenia się zmian w materiale genetycznym komórek. Część mutacji może powodować, że komórka zaczyna dzielić się szybciej, przestaje prawidłowo reagować na sygnały kontrolujące jej wzrost albo unika apoptozy, czyli zaprogramowanej śmierci komórkowej.
Apoptoza jest jednym z podstawowych mechanizmów chroniących organizm przed namnażaniem się komórek uszkodzonych, niepotrzebnych lub potencjalnie niebezpiecznych. Jeżeli mechanizm ten zostanie zaburzony, komórka z nieprawidłowym DNA może przetrwać, dalej się dzielić i przekazywać kolejnym komórkom powstałe zmiany. Do uszkodzeń DNA mogą prowadzić między innymi promieniowanie ultrafioletowe, dym tytoniowy, niektóre substancje chemiczne oraz inne czynniki środowiskowe. Samo narażenie nie oznacza jednak, że u każdej eksponowanej osoby rozwinie się nowotwór. Nawet wśród osób poddanych działaniu podobnych czynników ryzyka obserwuje się znaczne różnice dotyczące zachorowalności, rodzaju powstających zmian oraz przebiegu choroby.
Przykładem jest palenie tytoniu, które pozostaje jednym z najważniejszych czynników ryzyka raka płuca, lecz nie u każdego palacza dochodzi do rozwoju tej choroby. Jednocześnie rak płuca może występować również u osób, które nigdy nie paliły. Nie podważa to wpływu dymu tytoniowego na ryzyko zachorowania, lecz pokazuje, że proces nowotworowy jest wynikiem współdziałania wielu czynników.
Dlaczego zależność między genami a środowiskiem trudno badać u ludzi
Naukowcy od dawna podejrzewali, że na biologiczną odpowiedź organizmu na substancje rakotwórcze wpływają odziedziczone różnice genetyczne. Uzyskanie bezpośredniego dowodu w badaniach populacyjnych jest jednak trudne. Ludzie różnią się nie tylko zestawem odziedziczonych wariantów genetycznych. Mają również odmienny styl życia, sposób odżywiania, warunki pracy, przebyte choroby oraz historię narażenia na promieniowanie, dym tytoniowy, zanieczyszczenia powietrza czy substancje chemiczne. Nawet osoby mieszkające w tym samym miejscu mogą być poddawane działaniu czynników rakotwórczych w różnym czasie i w różnych dawkach.
W badaniach obserwacyjnych trudno więc jednoznacznie rozdzielić wpływ genów od wpływu środowiska. Z tego powodu międzynarodowy zespół złożony z naukowców między innymi z University of Cambridge, University of Edinburgh, Yale School of Medicine i German Cancer Research Center opracował model doświadczalny umożliwiający kontrolowanie warunków ekspozycji. Badania prowadzono przez kilka lat, a ich zasadniczą część wykonano w Cancer Research UK Cambridge Institute.
Do eksperymentu wykorzystano cztery szczepy myszy różniące się podłożem genetycznym oraz podatnością na rozwój raka wątroby. Stopień zróżnicowania pomiędzy tymi szczepami miał odpowiadać skali różnic genetycznych obserwowanych pomiędzy ludzkimi populacjami. Zwierzętom podano pojedynczą dawkę dietylonitrozaminy, określanej skrótem DEN. Jest to związek uszkadzający DNA komórek wątroby, wykorzystywany w badaniach nad eksperymentalnym powstawaniem nowotworów tego narządu. Dietylonitrozamina należy do nitrozoamin i może występować między innymi w dymie tytoniowym oraz niektórych produktach spożywczych. Każda mysz otrzymała tę samą dawkę substancji w wieku 15 dni. Zwierzęta przebywały w kontrolowanych warunkach, co pozwoliło ograniczyć wpływ różnic środowiskowych, które utrudniają interpretowanie badań prowadzonych u ludzi.
Naukowcy badali także zwierzęta, którym nie podano substancji rakotwórczej. Dzięki temu mogli porównać nowotwory wywołane przez DEN ze zmianami powstającymi spontanicznie u poszczególnych szczepów.
Badacze przeprowadzili sekwencjonowanie całych genomów niemal 600 guzów, przeanalizowali aktywność genów w komórkach nowotworowych oraz ocenili budowę histologiczną zmian. Na podstawie zgromadzonych danych odtworzyli ewolucję poszczególnych nowotworów, rozpoczynając od mutacji, która uruchomiła proces prowadzący do niekontrolowanego wzrostu komórek.
Analiza wykazała, że nowotwory powstające u wszystkich czterech szczepów niemal zawsze nabywały mutację aktywującą szlak MAPK. Jest to złożony system przekazywania sygnałów wewnątrz komórki, który uczestniczy między innymi w regulowaniu wzrostu, podziałów i różnicowania komórek. Nieprawidłowa aktywacja tego szlaku odgrywa rolę w rozwoju wielu typów nowotworów.
Choć guzy ostatecznie wykorzystywały podobny mechanizm biologiczny, droga prowadząca do jego uruchomienia zależała od podłoża genetycznego myszy. Różnice dotyczyły między innymi tego, które mutacje napędzające rozwój nowotworu były wybierane, jak stabilny pozostawał genom komórek oraz czy dochodziło do podwojenia całego genomu.
Podwojenie genomu oznacza, że w komórce powstaje dodatkowy zestaw wszystkich chromosomów. Zjawisko to jest obserwowane w wielu nowotworach i może wpływać na dalszą niestabilność genetyczną guza oraz na jego zdolność do przystosowywania się do zmieniających się warunków.
Badacze stwierdzili również różnice w czasie potrzebnym do rozwoju nowotworów oraz w dynamice selekcji kolejnych populacji komórek nowotworowych. W jednym ze szczepów do transformacji nowotworowej wystarczało mniej zmian genetycznych niż w pozostałych. Wyniki wskazują więc, że podobny czynnik rakotwórczy może uruchamiać różne procesy ewolucyjne w zależności od odziedziczonego zestawu genów.
Jak geny i środowisko wspólnie wpływają na ryzyko nowotworów kobiecych?
Geny nie przesądzają o chorobie, ale mogą zmieniać jej prawdopodobieństwo
Autorzy pracy podkreślają, że nowotwory nie powstają wyłącznie w wyniku przypadkowego nagromadzenia mutacji. O tym, które zmiany zostaną utrwalone, a następnie dadzą komórkom przewagę umożliwiającą dalsze namnażanie, może współdecydować genetyczne otoczenie tych mutacji.
„Nowotwory nie powstają całkowicie przypadkowo. Choć guzy często osiągają ten sam punkt końcowy pod względem biologicznym, droga do niego jest determinowana przez uwarunkowania genetyczne danej osoby. Po raz pierwszy udało nam się wykazać, w jakim stopniu to podłoże genetyczne wpływa zarówno na powstawanie mutacji, jak i na szlaki prowadzące do rozwoju nowotworu” – skomentował współautor badania prof. Duncan Odom, który kierował pracami w Cancer Research UK Cambridge Institute na University of Cambridge.
Obecnie prof. Odom jest związany z German Cancer Research Center w Heidelbergu. Badanie współprowadzili także dr Sarah Aitken z Yale School of Medicine oraz prof. Martin Taylor z University of Edinburgh.
Wyniki nie oznaczają, że można przewidzieć rozwój nowotworu wyłącznie na podstawie pochodzenia lub kilku wariantów genetycznych. Nie należy ich również interpretować jako dowodu, że czynniki środowiskowe mają mniejsze znaczenie. Eksperyment pokazuje natomiast, że nawet umiarkowane różnice genetyczne mogą zmieniać odpowiedź organizmu na tę samą ekspozycję.
Ryzyko nowotworu pozostaje wynikiem współdziałania wielu elementów: odziedziczonych predyspozycji, zmian powstających w ciągu życia, wieku, środowiska, stylu życia, funkcjonowania układu odpornościowego oraz procesów zachodzących przypadkowo podczas podziałów komórkowych.
Czy badania przesiewowe będą bardziej spersonalizowane?
Autorzy publikacji wskazują, że uzyskane wyniki mogą mieć w przyszłości znaczenie dla profilaktyki i badań przesiewowych. Obecne programy badań przesiewowych są kierowane przede wszystkim do grup określanych na podstawie wieku, płci biologicznej oraz znanych czynników ryzyka, takich jak wieloletnie palenie tytoniu.
Dokładniejsze poznanie genetycznych uwarunkowań podatności na uszkodzenia DNA mogłoby w przyszłości pomóc w wyodrębnianiu osób wymagających wcześniejszego rozpoczęcia badań, częstszej kontroli lub zastosowania innej metody diagnostycznej. Na obecnym etapie badanie na myszach nie pozwala jednak na zmianę zaleceń dotyczących profilaktyki ani na opracowanie gotowego testu przewidującego indywidualne ryzyko.
W ocenie współautorki pracy dr Sarah Aitken z Yale School of Medicine wyniki sugerują, że przyszłe strategie profilaktyki i badań przesiewowych będą musiały uwzględniać „czynniki genetyczne dziedziczone przez pacjentów oraz zróżnicowanie populacyjne”. Takie podejście wymagałoby dalszych badań prowadzonych na dużych i zróżnicowanych grupach ludzi. Konieczne byłoby także ustalenie, które warianty genetyczne rzeczywiście modyfikują wpływ konkretnych czynników rakotwórczych oraz czy ich wykorzystanie poprawia skuteczność badań przesiewowych.
Możliwe znaczenie dla medycyny precyzyjnej
Wyniki mogą mieć znaczenie nie tylko dla oceny ryzyka zachorowania, lecz także dla leczenia. Część terapii przeciwnowotworowych działa poprzez wywoływanie uszkodzeń DNA lub utrudnianie ich naprawy. Do tej grupy należą między innymi określone rodzaje chemioterapii i radioterapia. Jeżeli odziedziczone podłoże genetyczne wpływa na sposób, w jaki komórki odpowiadają na uszkodzenie DNA, może również modyfikować skuteczność leczenia, profil działań niepożądanych oraz zdolność guza do rozwijania oporności. Jest to jednak wniosek wymagający dalszego potwierdzenia w badaniach klinicznych.
„Również sposób, w jaki pacjenci odpowiadają na leki przeciwnowotworowe, prawdopodobnie różni się w zależności od dziedziczonych uwarunkowań genetycznych, dlatego potrzebujemy odpowiedniego dostosowania do nich diagnostyki i terapii” – podkreśliła dr Sarah Aitken.
Medycyna precyzyjna już dziś wykorzystuje informacje o zmianach molekularnych obecnych w komórkach nowotworowych. Na ich podstawie można u części pacjentów dobierać terapie ukierunkowane na określone cele molekularne. Omawiane badanie wskazuje, że obraz ten może być jeszcze bardziej złożony, ponieważ dla rozwoju choroby znaczenie mają nie tylko mutacje nabyte przez guz, ale również genom, z którym pacjent się urodził.
Najważniejszym ograniczeniem badania jest to, że przeprowadzono je na myszach i dotyczyło eksperymentalnie wywoływanych nowotworów wątroby. U ludzi rozwój choroby jest znacznie bardziej złożony, a narażenie na czynniki rakotwórcze trwa często przez wiele lat i współwystępuje z innymi obciążeniami. Nie można więc na podstawie tego eksperymentu określić indywidualnego ryzyka zachorowania ani stwierdzić, że osoba mająca określone warianty genetyczne zachoruje na nowotwór po kontakcie z daną substancją. Nie można również uznać, że osoba bez znanej predyspozycji genetycznej jest chroniona przed chorobą.
Badanie dostarcza natomiast kontrolowanego eksperymentalnego dowodu na istnienie mechanizmu, którego potwierdzenie w badaniach na ludziach było dotychczas utrudnione przez zróżnicowanie stylu życia i warunków środowiskowych. Pokazuje, że genetyczne tło organizmu może wpływać na najwcześniejsze etapy powstawania nowotworu i kierować jego późniejszą ewolucją.
Co badania genetyczne mogą powiedzieć o nowotworze i możliwościach jego leczenia?
Co to oznacza dla pacjenta?
Wyniki badania nie zmieniają obecnie zasad profilaktyki, diagnostyki ani leczenia nowotworów. Nie powstał na ich podstawie test, który pozwalałby wiarygodnie przewidzieć, czy po narażeniu na dym tytoniowy, promieniowanie UV lub inną substancję u konkretnej osoby rozwinie się choroba.
Dla pacjenta najważniejszy pozostaje fakt, że genetyczna podatność nie jest równoznaczna z nieuchronnością zachorowania. Jednocześnie brak znanej rodzinnej predyspozycji nie oznacza braku ryzyka. Ograniczanie ekspozycji na czynniki rakotwórcze, niepalenie tytoniu, ochrona skóry przed nadmiernym promieniowaniem UV oraz korzystanie z zalecanych badań przesiewowych pozostają podstawowymi elementami profilaktyki.
W przyszłości informacje o odziedziczonych wariantach genetycznych mogą dokładniej uzupełniać dane dotyczące wieku, historii rodzinnej, stylu życia oraz cech molekularnych nowotworu. Mogłoby to pozwolić na lepsze dostosowanie badań kontrolnych i leczenia do biologii konkretnego pacjenta. Zanim jednak takie rozwiązania zostaną wprowadzone do praktyki, potrzebne są dalsze badania obejmujące ludzi.
Kiedy występowanie nowotworów w rodzinie powinno skłonić do konsultacji genetycznej?
Czy geny decydują o tym, czy zachorujemy na nowotwór?
Nie. Dziedziczone warianty genetyczne mogą zwiększać lub zmniejszać podatność na rozwój niektórych nowotworów, ale nie są jedynym czynnikiem. Na ryzyko wpływają również wiek, styl życia, środowisko, nabyte mutacje, przebyte choroby i wiele innych procesów biologicznych.
Dlaczego osoby narażone na ten sam czynnik nie chorują jednakowo?
Ekspozycja może mieć inną intensywność i czas trwania, a organizmy różnią się zdolnością do naprawiania DNA, usuwania uszkodzonych komórek i reagowania na powstające mutacje. Badanie na myszach wskazuje, że część tych różnic może wynikać z odziedziczonego podłoża genetycznego.
Czy osoba paląca papierosy może nie zachorować na raka płuca?
Tak, nie u każdego palacza rozwinie się rak płuca. Nie oznacza to jednak, że palenie jest bezpieczne. Dym tytoniowy znacząco zwiększa ryzyko wielu nowotworów oraz chorób układu oddechowego i sercowo-naczyniowego.
Czy brak nowotworów w rodzinie oznacza niskie ryzyko zachorowania?
Nie zawsze. Większość nowotworów nie wynika z pojedynczej, silnie działającej mutacji dziedzicznej. Choroba może rozwinąć się również u osoby bez rodzinnej historii nowotworów.
Czy istnieje badanie genetyczne określające reakcję na wszystkie czynniki rakotwórcze?
Nie. Dostępne testy dotyczą wybranych dziedzicznych predyspozycji do określonych nowotworów. Nie istnieje jeden test pozwalający przewidzieć reakcję konkretnej osoby na wszystkie możliwe czynniki rakotwórcze.
Czy wyniki oznaczają, że badania przesiewowe będą dobierane na podstawie genów?
W przyszłości może to być jeden z kierunków rozwoju profilaktyki. Omawiane badanie przeprowadzono jednak na myszach, dlatego nie stanowi ono jeszcze podstawy do zmiany obecnych programów badań przesiewowych.
Czy podłoże genetyczne może wpływać na skuteczność leczenia?
Autorzy badania wskazują, że jest to prawdopodobne, zwłaszcza w przypadku terapii oddziałujących na DNA. Zależność ta wymaga jednak potwierdzenia w badaniach klinicznych prowadzonych z udziałem pacjentów.
Źródło: Sarah J. Aitken i wsp., „Genetic background sets the trajectory of experimental cancer evolution”, „Nature”, publikacja internetowa z 22 lipca 2026 roku, DOI: 10.1038/s41586-026-10821-z.
University of Cambridge, „Study reveals why DNA damage from smoking and UV rays may cause cancer in some people but not others”, materiał informacyjny dotyczący badania.
Cancer Research UK Cambridge Institute, „Study reveals how our inherited genes interact with DNA damage to drive cancer”.
PubMed, opis bibliograficzny i streszczenie publikacji „Genetic background sets the trajectory of experimental cancer evolution”.
Od uszkodzenia DNA do guza – jak zdrowa komórka staje się nowotworowa?
Zespół Lyncha – kiedy zaburzenia naprawy DNA zwiększają ryzyko zachorowania?
• Artykuł zaktualizowano:
