Ученые МГУ смогли уничтожить раковые клетки, заставив их голодать
Группа молодых ученых из МГУ имени М.В. Ломоносова под руководством профессора Бориса Животовского выяснили, что голодание позволяет снизить уровень активности белков опухолевых клеток Mcl-1, которые обычно не дают клеткам умирать. 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 уже неоднократно предполагалось, что регулируемое ограничение питания пациента во время химиотерапии способно усилить эффект от нее, 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).
«Известно, что аутофагия может вызываться частичным ограничением питательных веществ. Нас заинтересовал вопрос, а что за этим стоит. Механизм этого явления мы и изучили», – поясняет Животовский.
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 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.
Итак, 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) 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.
«Данное исследование полностью выполнено молодыми сотрудниками МГУ: аспирантом Вячеславом Сеничкиным и кандидатом наук Гелиной Копеиной», – подчеркивает Животовский.