logo

Пользовательского поиска

Friday 21st of September 2018

Люминесцентные мыши позволяют визуализировать ранние стадии развития рака с беспрецедентной чувствительностью

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Рак
Автор: Administrator   
21.01.2013 19:28

 

В процессе старения в организме мышей прогрессивно усиливается экспрессия гена р16. На снимке молодые (слева) и старые (в порядке увеличения возраста) мыши.

В процессе старения в организме мышей прогрессивно усиливается экспрессия гена р16. На снимке молодые (слева) и старые (в порядке увеличения возраста) мыши. (Фото: University of North Carolina)


В статье, опубликованной в журнале Cell, ученые Центра всестороннего изучения рака Лайнбергера (UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center) Университета Северной Каролины (University of North Carolina, UNC) описывают разработанный ими новый метод визуализации процесса старения и роста опухолей у мышей, используя тесно связанный с этими процессами ген.


Ученым давно известно, что ген p16INK4a, или p16, играет важную роль в процессе старения и в подавлении развития рака, активируя механизм противоопухолевой защиты, называемый клеточным старением (cellular senescence). Заслуженный профессор Норман Шарплесс (Norman Sharpless), MD, с коллегами создали штамм мышей, в котором при активации нормального гена р16 «включается» ген люциферазы светлячков. В стареющих клетках ген p16 включен, что активирует ген люциферазы и заставляет светиться пораженную ткань.

На протяжении всей жизни таких мышей ученые наблюдали за активацией p16, просто отслеживая яркость свечения каждого животного. Они установили, что старые мыши светятся ярче, чем молодые, и что места формирования раковых опухолей становятся особенно яркими, делая возможной раннюю диагностику рака.

«Используя таких мышей, мы можем в реальном времени визуализировать активацию процесса клеточного старения, предотвращающего развитие рака, но способствующего старению. Мы в буквальном смысле слова можем видеть самые ранние молекулярные стадии рака и старения в организме живых мышей», - комментирует результаты своей работы профессор Шарплесс.

Мониторинг рака и старения in vivo остается экспериментально сложным. Ученые создали штамм мышей с геном люциферазы светлячков (p16LUC), который с большой точностью информирует об экспрессии p16INK4a –  опухолевого супрессора и биомаркера старения. Оценка люминесценции у p16+/LUC мышей показала ее экспоненциальный рост в процессе старения, сильно варьирующий в когорте одновременно выращиваемых сингенных животных. Экспрессия p16INK4a в процессе старения не является предиктором развития рака, предполагая, что накопление стареющих клеток не является главным определяющим фактором смерти, связанной с раком. В 14 из 14 проверенных опухолевых моделях экспрессия p16LUC была фокусно активирована ранними опухолевыми событиями, что позволяет визуализировать опухоли с чувствительностью, превышающей чувствительность других методов визуализации. Активация p16INK4a была отмечена в развивающихся опухолях и в окружающих стромальных клетках. Эта работа предполагает, что активация p16INK4a характерна для всех развивающихся раков, что делает аллель p16LUC чувствительным беспристрастным репортером неопластической трансформации.

 

Мониторинг рака и старения in vivo остается экспериментально сложным. Ученые создали штамм мышей с геном люциферазы светлячков (p16LUC), который с большой точностью информирует об экспрессии p16INK4a – опухолевого супрессора и биомаркера старения. Оценка люминесценции у p16+/LUC мышей показала ее экспоненциальный рост в процессе старения, сильно варьирующий в когорте одновременно выращиваемых сингенных животных. Экспрессия p16INK4a в процессе старения не является предиктором развития рака, предполагая, что накопление стареющих клеток не является главным определяющим фактором смерти, связанной с раком. В 14 из 14 проверенных опухолевых моделях экспрессия p16LUC была фокусно активирована ранними опухолевыми событиями, что позволяет визуализировать опухоли с чувствительностью, превышающей чувствительность других методов визуализации. Активация p16INK4a была отмечена в развивающихся опухолях и в окружающих стромальных клетках. Эта работа предполагает, что активация p16INK4a характерна для всех развивающихся раков, что делает аллель p16LUC чувствительным беспристрастным репортером неопластической трансформации. (Рис. Cell)

 

Исследователи видят возможность широкого практического использования этих мышей уже сегодня. Визуализация активации клеточного старения позволит проводить тестирование химических веществ и других способствующих ему факторов (тестирование геронтогенов) таким же образом, как на других штаммах мышей токсикологи выявляют вещества, вызывающие рак (тестирование канцерогенов). Более того, эти мыши уже используются учеными Университета Северной Каролины и других научных учреждений для выявления ранних стадий развития рака и определения реакции опухоли на различные методы противораковой терапии.

«Это исследование основывается на предыдущей работе той же группы и на работах других ученых, в которых была показана интригующая связь между старением организма в целом, раком и клеточным старением. Она дает новый ценный инструмент для изучения этой взаимосвязи», - говорит Фелипе Сьерра (Felipe Sierra) PhD, директор отделения биологии старения Национального института проблем старения (National Institute on Aging) Национальных институтов здравоохранения (National Institutes of Health) США.

Используя новый штамм, ученые уже сделали несколько неожиданных открытий. Во-первых, им удалось отследить накопление стареющих клеток в организме стареющих мышей, основываясь на яркости свечения животных. Удивительно, но самые яркие животные не проявляли более выраженной тенденции умирать от спонтанно развившегося рака, чем более тусклые зверьки того же возраста. Это означает, что количество стареющих клеток не является предиктором риска смерти от рака.

«Мы, и я думаю, что и другие, ожидали, что у животных с наибольшим количеством стареющих клеток рак будет развиваться чаще и они умрут скорее. Но наш прогноз не оправдался», - говорит доктор Шарплесс.

Жук-светлячок

 

Жук-светлячок. (Фото: firefly.org)

 

 

 

Еще одной неожиданностью были различия в уровнях р16. Исследователи изучили большую группу генетически идентичных животных, содержавшихся в одинаковых условиях и получавших одну и ту же пищу. Однако, несмотря на идентичность генетических и внешних факторов, яркость свечения мышей в любом возрасте значительно варьировала, что дает основания полагать, что на процесс старения влияют факторы, находящиеся вне генетики и питания.

Светящихся мышей можно почти в буквальном смысле слова назвать окном в образование раковых опухолей, для подавления которых на самых ранних этапах активируется экспрессия гена р16. Обычно активация р16 предотвращает рак, но иногда этот противоопухолевый механизм не срабатывает, и опухоль все-таки развивается, продолжая стимулировать экспрессию р16. Поэтому все образующиеся у таких мышей опухоли ярко светятся, что позволяет исследователям наблюдать за различными типами рака на самой ранней стадии формирования новообразования. Здесь ученых также ждал сюрприз: в отличие от ожидаемого, p16 активно экспрессировался не только в самих раковых клетках, но и в нормальных соседних клетках.

«Эти открытия позволяют предположить, что причиной активации клеточного старения является аномальная среда, окружающая развивающийся рак. Откуда-то многие или все клетки будущей опухоли знают, что они находятся в плохих условиях, и активируют этот противоопухолевый защитный механизм, даже если сами они и не являются клетками будущей опухоли. Это происходит на очень ранних стадиях развития рака; мы говорим о самых ранних неопластических событиях, когда-либо экспериментально наблюдаемых в организме живых животных», - подчеркивает доктор Шарплесс.

Он и его коллеги считают, что подобные подходы к мониторингу клеточного старения можно разработать и для человека, что позволит изучать процесс старения и развитие опухолей. Исследователям особенно интересно то, как методы лечения рака влияют на процесс старения человека и результаты терапии. Работая с онкологами UNC, они уже провели анализ экспрессии р16 у нескольких сотен пациентов, проходивших противораковое лечение. Эти исследования, наряду с использованием светящихся мышей, имеют своей целью разработку более эффективных схем лечения с наименьшими побочными эффектами, в основе которых будет лежать не хронологический, а «молекулярный» возраст пациента.

 

 

По материалам

UNC researchers use luminescent mice to track cancer and aging in real-time

 

Аннотация к статье Monitoring Tumorigenesis and Senescence In Vivo with a p16INK4a-Luciferase Model

 

Источник: NanoNewsNet

 

 

 

 

 

Related Articles:
 

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday2100
mod_vvisit_counterYesterday1793
mod_vvisit_counterThis week10174
mod_vvisit_counterLast week6507
mod_vvisit_counterThis month22922
mod_vvisit_counterLast month26517
mod_vvisit_counterAll days4113328

We have: 34 guests, 5 bots online
Your IP: 54.166.141.69
 , 
Today: Сен 20, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.