|
Ученые Калифорнийского технологического института (California Institute of Technology) использовали принципиально новый подход к уничтожению раковых клеток. Процесс, разработанный адъюнкт-профессором кафедры прикладной и вычислительной математики и биоинженерии Найлсом Пирсом (Niles Pierce) и его коллегами, использует малые молекулы РНК, которые можно запрограммировать атаковать только специфические раковые клетки. Изменив свою форму, эти молекулы затем вызывают их саморазрушение.
При обычной противораковой химиотерапии пациенты получают препараты, уничтожающие не только раковые клетки. Например, противораковые препараты часто атакуют быстро размножающиеся клетки, так как ускоренное деление является отличительной чертой большинства раковых клеток. К сожалению, быстрое деление является и свойством нормальных клеток костного мозга, желудочно-кишечного тракта и волосяных фолликулов. Поэтому все эти клетки тоже гибнут, что приводит к целому ряду тяжелых побочных эффектов.
В выращенных в лаборатории клетках рака головного мозга, простаты и костей малые условные РНК (голубые и синие) связываются с мишенью – мутировавшей РНК раковой клетки (оранжевая и зеленая), вызывая самосборку длинного двухцепочечного РНК-полимера, что запускает иммунную реакцию (серый превращается в красный), приводящую к смерти клетки. Заметного снижения числа клеток без раковой мутации-мишени не наблюдается. (Credit: Suvir Venkataraman, William M. Clemons, Jr., Niles A. Pierce/Caltech)
Гораздо лучший метод, говорит Пирс, заключается в создании препаратов, которые смогли бы отличить раковые клетки от здоровых и затем, когда эти клетки помечены, сделать их мишенью для уничтожения. Другими словами, нужно получить молекулы, которые диагностируют раковые клетки до их уничтожения. Этот метод терапии избавит пациентов от побочных эффектов, связанных с обычной химиотерапией. Он может быть адаптирован к отдельным опухолям на молекулярном уровне, что сделает лечение уникально избирательным.
В статье, которая должна появиться в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), Пирс и его коллеги описывают именно такой процесс. В нем используются молекулы, имеющие форму дамской шпильки, известные как малые условные РНК(small conditional RNA). Длина таких РНК меньше 30 пар оснований, в то время как средний ген состоит из тысячи пар нуклеотидов.
Метод предполагает использование двух различных малых условных РНК. Одна из них связывается с РНК-последовательностью, уникальной для определенной раковой клетки – например, клетки глиобластомы, агрессивной опухоли головного мозга, так как комплиментарна ей. Чтобы связаться с этой раковой мутацией, «шпилька» РНК должна раскрыться, переводя молекулу из одной формы в другую, что, в свою очередь делает доступной последовательность, которая спонтанно связывается со вторым типом РНК-«шпилек». Затем раскрытие второй шпильки открывает доступ к последовательности, которая связывается с первым типом шпильки и так далее.
Таким образом, определение РНК-маркера раковой клетки становится триггером самосборки длинного двухцепочечного полимера РНК. Как часть врожденной противовирусной иммунной реакции, клетки человеческого организма защищаются от инфекции, используя белок киназу R (PKR), с помощью которого они находят длинные двухцепочечные вирусные РНК, которых не должно быть в здоровых клетках человека. Если PKR действительно обнаруживает такие РНК, белок запускает программу клеточной смерти, чтобы уничтожить клетку.
«Малые условные РНК вовлекают раковые клетки в процесс самоуничтожения с помощью избирательного формирования длинных двухцепочечных полимеров РНК, имитирующих РНК вирусов», - объясняет Пирс. «Но при этом в клетке нет вируса».
Пирс и его коллеги протестировали процесс на выращенных в лаборатории клетках человека, взятых из трех видов рака: глиобластомы, рака простаты и саркомы Юинга (типа костной опухоли). «Мы использовали три различные пары малых условных РНК. Каждая пара была разработана таким образом, чтобы узнавать маркер, находящийся в одном из трех типов рака», - объясняет Пирс. «Молекулы вызывали 20-100-кратное сокращение числа раковых клеток, содержащих раковые маркеры-мишени, но не приводили к заметному сокращению числа клеток, не содержащих маркеров. Например, препарат 1 убивал рак 1, но не рак 2 и 3, в то время как препарат 2 убивал рак 2, но не рак 1 и 3, а препарат 3 убивал рак 3, но не рак 1 или 2».
«Концептуально, - говорит Пирс, - малые условные РНК предоставляют универсальную возможность для диагностики и лечения болезней по принципу «клетка за клеткой»». Однако, отмечает ученый, нужны многие годы, чтобы установить, могут ли концептуальные возможности малых условных РНК быть реализованы в организме человека.
По материалам
Caltech Scientists Create New Process to "Program" Cancer Cell Death
Аннотация к статье: Suvir Venkataraman, Robert M. Dirks, Christine T. Ueda, Niles A. Pierce. Selective cell death mediated by small conditional RNAs
Related Articles: |
