Группа ученых МГУ имени М. В. Ломоносова под руководством профессора Бориса Животовского разработала новую стратегию уничтожения опухолевых клеток. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ), результаты были опубликованы в журнале Scientific Reports, кратко о нем рассказывается в пресс-релизе РНФ.
Ученые исследовали процессы уничтожения опухолевых клеток и выяснили, что можно заставить опухолевую клетку погибнуть, регулируя соотношение между связанными с митохондриями белками, которые помогают клетке умереть естественным путем, и теми, кто не дает ей это сделать. Происходит это двумя путями: либо в результате естественной запрограммированной гибели клетки (апоптоза), либо в процессе деградации и переработки внутриклеточных компонентов клетки (аутофагии).
Эти процессы связаны с митотической катастрофой – нарушением нормального деления клетки, вследствие чего клетка увеличивается в размерах до 200 раз, и в ней образуются многочисленные ядра. Далее клетка либо погибает, либо развивается как опухолевая. Явление митотической катастрофы было известно еще с 1950-х годов как результат реакции клеток на излучение.
«Если на нормальную клетку подействовать небольшими дозами радиации, она может превратиться в клетку в состоянии митотической катастрофы, – отмечает Животовский, руководитель Лаборатории исследования механизмов апоптоза биологического факультета МГУ. – Клетка может увеличить свой объем, а затем начать делиться. И, соответственно, это приводит к развитию опухолей».
В новом исследовании ученые решили выяснить, принимают ли участие в регуляции митотической катастрофы митохондрии – компоненты клетки, которые, кроме основной функции ее энергоснабжения, играют важную роль как в стимуляции клеточной гибели, так и в переключении между ее различными формами.
С помощью противоопухолевых препаратов доксорубицина и колцемида исследователям удалось вызвать митотическую катастрофу в опухолевых клетках. Доксорубицин повреждал ДНК клетки, останавливая клеточный цикл, колцемид же не давал им делиться. При воздействии доксорубицина митотическая катастрофа наблюдалась в 30 % случаев, при воздействии колцемида – в 8 0%. Исследователи изучили процесс поступления кислорода к митохондриям, который необходим для их нормальной работы. Как выяснилось, колцемид подавлял процессы в митохондрии, требующие участия кислорода, что приводило к гибели клеток.
Также митотическая катастрофа оказалась способна приводить и к аутофагии. Эта реакция запускалась, когда в митохондриях увеличивалось количество белков Mcl-1 или Bcl-xL (которые помогают клетке умирать).
Для запуска митотической катастрофы того или иного вида клеточной гибели достаточно небольших доз терапевтических препаратов, однако поиск подходящих веществ – достаточно сложная задача. В настоящее время исследователи испытывают несколько соединений, потенциально подходящих для этой цели.
Полученные данные о путях стимуляции митотической катастрофы и регуляции баланса между различными формами клеточной гибели дают возможность развить новое перспективное направление в противоопухолевой терапии. Открытие позволит заложить основу в области разработки препаратов для точечной терапии новообразований, которая оказывает на организм пациента куда более щадящий эффект, чем современные химиотерапевтические средства. А так как для запуска митотической катастрофы необходимы значительно меньшие дозы терапевтических средств, это позволит снизить их токсичность и сохранить здоровые ткани.