Цивилизация
Российские ученые замедлили действие специфичных белков, которые играют важную роль в устойчивости раковых клеток к лекарствам. Разработка позволит значительно снизить необходимые дозы противоопухолевых препаратов. Исследование поддержано грантом Российского научного фонда (РНФ). Результаты исследования опубликованы в журнале Oncotarget.
Белки-шапероны помогают другим белкам в организме принять «правильную» форму, то есть ту, которую они должны иметь согласно информации, записанной в ДНК. Особенно важна эта функция при различного рода термических повреждениях, в частности, ожогах, когда структура белков нарушается, и им нужна помощь, чтобы ее восстановить. Поэтому многие шапероны относятся к так называемым белкам теплового шока. Регенеративные функции этих белков помогают бороться с повреждениями различным клеткам, в том числе и раковым, что резко снижает эффективность лечения рака. Ученые из Института цитологии РАН и Санкт-Петербургского государственного технологического института нашли способ подавить активность шаперонов в раковых клетках.
«Раковые клетки часто проявляют устойчивость к действию стандартной противоопухолевой терапии, поскольку в процессе опухолевого роста они разработали мощную защитную систему. Существенным компонентом этой системы являются белки-шапероны, представленные в опухолевых клетках на высоком уровне и защищающие их от неблагоприятных факторов среды и организма, в том числе действия различных типов терапии. Логично предположить, что блокировка системы регуляции шаперонов может привести к повышению лекарственной чувствительности клеток», — рассказала Ирина Гужова, заведующая лабораторией защитных механизмов клетки Института цитологии РАН.
Для проведения исследования ученые использовали клетки HeLa – линию клеток, полученную в 1951 году из раковой опухоли Генриетты Лакс (Henrietta Lacks) и названную по первым буквам ее имени. Линию HeLa часто используют в исследованиях в качестве модельных раковых клеток человека. В эти клетки ученые ввели ген фермента, люциферазы, который находился под контролем общего регулятора шаперонов, чтобы он помог найти блокатор шаперонов. В норме люцифераза ярко светится, но при нагревании происходит нарушение ее структуры, и свечение пропадает. При нормальном действии шаперонов ее активность вскоре приходит в прежнее состояние, и свечение восстанавливается. Если же производить нагрев клеток в присутствии специальных веществ, то активность шаперонов снижается, и люцифераза не светится. С помощью генетически модифицированных клеток HeLa исследователи проанализировали обширную библиотеку химических соединений с целью найти такие молекулы, которые бы эффективно подавляли активацию шаперонов. Тестированию подвергли более 1000 веществ, и из этого количества лишь несколько оказались способными снижать уровень свечения люциферазы.
Сначала ученые обнаружили, что одно из веществ (CL-158) снижает в клетках HeLa выработку белков теплового шока (шаперонов) на 68%, но оно оказалось химически нестабильным в водных растворах. Тогда исследователи проанализировали еще 49 веществ, очень близких по составу и строению к CL-158. Семь из них так же существенно снижали выработку шаперонов в раковых клетках, однако только одно вещество – CL-43 – оказалось одновременно наименее токсичным и наиболее устойчивым. CL-43 эффективно подавляет систему регуляции белков теплового шока в опухоли, за счет этого эффекта раковые клетки становятся гораздо более чувствительными к действию лекарственных препаратов. Для проверки результатов исследователи использовали наиболее часто употребляемые в клинической практике лекарства: этопозид, цисплатин и доксорубицин.
Авторы исследования считают, что в дальнейшем разработка поможет повысить эффективность существующих методов лечения раковых опухолей. Действие CL-43 значительно «ослабляет» защиту раковых клеток, а значит, дает «основному» лекарству больше шансов на их уничтожение. При этом здоровые клетки остаются нетронутыми.
«Схемы химиотерапии, которые используются клиницистами в наши дни, приводят к значительным побочным эффектам и тяжело переносятся пациентами. Применение веществ, подавляющих систему защиты клетки, в том числе CL-43, позволит значительно снизить дозы противоопухолевых препаратов без потери их эффективности», — добавила Ирина Гужова.
