Раковые клетки уморили голодом
Также ученые придумали, как это можно будет использовать в будущем для лечения раковых больных. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты были опубликованы в журнале BBA General subjects.
Ранее ученые уже неоднократно предполагали, что если ограничивать питание пациента во время химиотерапии, то эффект от нее можно усилить, сделав опухолевые клетки более чувствительными к воздействию. Однако механизмы этого явления на клеточном уровне не до конца изучены. Авторы работы подошли к этому вопросу с точки зрения баланса между аутофагией (деградацией и переработкой внутриклеточных компонентов клетки) и апоптозом (естественная запрограммированная гибель клеток).
Исследователи использовали набор линий клеток раковой опухоли яичника и линию клеток опухоли шейки матки HeLa (знаменитой «бессмертной» линии клеток, первая из которых была получена в 1951 году из опухоли афроамериканки Генриетты Лакс), чувствительных к химиотерапевтическому препарату цисплатину, и ограничили для них питательную среду. Оказалось, что при ограничении питательных веществ и воздействии цисплатина клетки гибнут гораздо быстрее и эффективнее, чем при воздействии только препарата.
В опухолевых клетках достаточно высок уровень антиапоптотических белков — белков, которые противодействуют апоптозу. К этим белкам относятся прежде всего белки семейства Bcl-2. Один из этих белков — это содержащийся в митохондриях (энергетических станциях клеток) белок Mcl-1. Его жизненный цикл короток: он выполняет свои функции, тут же деградирует, вновь синтезируется, опять выполняет функции и снова деградирует.
«Когда мы стали исследовать эти белки, оказалось, что в случае ограничения питательных веществ уровень Mcl-1 резко падает, — отмечает руководитель исследования профессор МГУ Борис Животовский. — Тогда нас заинтересовал вопрос: на каком уровне регулируется активность этого белка?».
Оказалось, что это происходит на уровне транскрипции — синтеза молекулы РНК на молекуле ДНК. И частичное голодание приводило к снижению синтеза Mcl-1. Полностью избавиться от белка Mcl-1 нельзя: он выполняет множество функций. Однако можно понизить его уровень, что и сделали ученые при помощи генетической модификации клеток. Этот подход, а также использование недавно синтезированного блокатора белка Mcl-1 дали точно такой же эффект, какой наблюдался при ограничении питательных веществ: цисплатин с куда большей легкостью справлялся с измененными опухолевыми клетками, чем с оригинальной линией. «Поскольку белок Mcl-1 антиапоптотический, то, соответственно, клетка становится более апоптотической, то есть она гибнет лучше», — объясняет Животовский.
Ученые идентифицировали белок Mcl-1 как потенциальную мишень для того, чтобы увеличить чувствительность опухолевых клеток к воздействию химиопрепаратов. Снизить его уровень в клетках можно при помощи специальных низкомолекулярных соединений (веществ, состоящих из малого количества атомов). Так, существует соединение ABT-293, имитирующее деятельность проапоптотических белков семейства Bcl-2 и одобренное Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA, Food and Drug Administration) для лечения опухолей системы кроветворения. Применив полученные учеными МГУ данные, можно использовать низкомолекулярные соединения для создания препарата, который будет подавлять синтез белка Mcl-1 в тех клетках, где он очень высок (например, в опухолевых).
Кроме того, путем индивидуального подбора диеты для онкологического пациента также можно будет регулировать уровень белка Mcl-1, что приведет к снижению токсичности противоопухолевых препаратов на нормальные клетки и повысит их эффект в раковых клетках. Такой подход является целью персонализированной медицины.