Генный выключатель: найден способ остановить метастазы рака груди
Биологи из России и Индии раскрыли сигнальный механизм, который приводит к метастазированию рака молочной железы. Большую роль в нем играет порочный круг двух молекул, которые активируют друг друга и способствуют выходу злокачественных клеток в кровоток. Авторы обнаружили генный «предохранитель», воздействие на который поможет остановить прогрессирование рака молочной железы. Ученые говорят, что в перспективе основанная на раскрытом механизме терапия сможет стать безопасной альтернативой химии и облучению. Препарат, который будет регулировать выработку определенных белков, сможет воздействовать именно на метастазы в опухоли, никак не задевая здоровые ткани.
Порочный круг
В 2020 году, по данным Всемирной организации здравоохранения, во всем мире выявили 2,3 млн случаев рака молочной железы. Сейчас он занимает первое место среди онкологических заболеваний. Большинство факторов риска развития этого вида рака связано с действием гормонов на ткань молочной железы: раннее начало менструации, позднее наступление менопаузы, ожирение, применение гормональных препаратов. Известно, что женские половые гормоны стимулируют процессы клеточного роста и деления. Это повышает риски повреждения ДНК, что может привести к появлению злокачественного новообразования.
Исследователи из Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова и Университета Калькутты (Индия) изучили поведение гена, задействованного в процессе метастазирования в клетках рака молочной железы. Они поняли, как выключать работу этого гена, и в дальнейшем собираются создать таргетный препарат, который будет безопаснее химиотерапии, так как будет точечно воздействовать на нужные клетки, не повреждая их здоровое окружение. Сейчас авторы обосновали теоретическую возможность такой разработки. Статья по исследованию в рамках проектов Российского научного фонда (РНФ) опубликована в Scientific Reports.
Как пояснили авторы работы, в регуляции физиологических функций организма большую роль играют сигнальные молекулы. Передача информации осуществляется как на уровне отдельных клеток, то есть внутри них, так и на межклеточном уровне. К сигнальным молекулам относятся, например, цитокины. Цитокин TGF-β, или трансформирующий фактор роста бета, контролирует деление, дифференцировку и другие важные клеточные процессы. Он подавляет рост опухоли на ранних стадиях, однако прогрессирование заболевания приводит к модификации его сигнальных путей. Раковые клетки больше не подчиняются влиянию цитокина, начиная бесконтрольно делиться. Вместе с этим TGF-β продуцируется ими активнее, влияя на работу «соседей» опухоли: в частности, иммунные клетки, которые должны атаковать раковые, превращаются в особый тип, который подавляет местные воспалительные процессы. Это провоцирует развитие опухоли, и она переходит в агрессивную метастатическую стадию.
— Макрофаги (клетки иммунитета. — «Известия») разрушают внеклеточный матрикс вокруг опухолевых клеток, разрыхляя его, и таким образом облегчают их выход в кровоток, то есть способствуют образованию метастазов. При этом макрофаги вырабатывают TGF-β, который стимулирует раковые клетки продуцировать CCL2 (еще один цитокин, возбуждающий иммунную систему). Он в свою очередь привлекает новые порции макрофагов, которые вызывают новые метастазы. Возникает своего рода замкнутый круг, — пояснил «Известиям» руководитель проекта по гранту РНФ, научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН Никита Митькин.
Чтобы вмешаться в эти процессы и разорвать порочный круг, ученые решили найти механизм подавления активности ответственных за выработку цитокинов генов.
Сигнальная атака
В результате исследователи нашли два белка, которые регулируют работу гена CCL2. Если их «выключить», то порочный круг иммунных и клеточных реакций, приводящий к метастазированию, будет разомкнут.
— Теперь мы знаем конкретный механизм регуляции. Вероятно, такой способ подавления процессов метастазирования в дальнейшем может лечь в основу эффективного метода лечения рака молочной железы. Снизить агрессивность опухоли — очень перспективная стратегия терапии, — рассказал Никита Митькин.
Этого потенциально возможно достичь с помощью подавления активности определенных белков. Поэтому необходимы методы точечной доставки лекарственных агентов, которые могли бы действовать на эти мишени.
Как утверждают исследователи, такой метод терапии будет эффективен и при этом более безопасен, чем химиотерапия, поскольку механизм будет действовать только на раковые клетки, не повреждая здоровые ткани. Предполагается, что подавляющий действие найденных белков препарат будет вводиться пациенткам инъекционно.
Сложность и многокомпонентность развития онкологического процесса требует выявления не только единичных поломок в нормальном функционировании клеток, но и понимания нарушений взаимосвязи между сигнальными путями в злокачественных клетках, сказала «Известиям» директор Института персонализированной онкологии Сеченовского университета Марина Секачева.
— Разработка коллег приоткрывает возможный механизм способности раковой клетки к метастазированию, то есть к самостоятельному существованию в кровеносном русле и отдаленных органах. Прерывание этого процесса лишит опухолевые клетки основного свойства рака — развития отсевов по всему организму. Можно надеяться, что это открытие станет еще одним шагом к созданию новейших препаратов, — подчеркнула Марина Секачева.
Клетки опухолей и тканей, в которых они находятся, активно «общаются» друг с другом с помощью сигнальных молекул, отметил директор научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета Альберт Ризванов.
— Понимание этих механизмов крайне важно. Однако такие препараты вряд ли будут использоваться как основная терапия, скорее как вспомогательная — для уменьшения агрессивности опухоли. Для лечения опухолей наиболее эффективны и безопасны комбинации различных препаратов, — пояснил эксперт «Известиям».
В ходе следующего этапа исследования авторы планируют проверить работу открытого ими механизма на лабораторных животных и протестировать, как влияет непосредственное подавление найденных белковых мишеней на интенсивность метастазирования клеток рака молочной железы.
