Используя модель рака на поджелудочной мышей, ученые выявили и удалили особый ген, остановив развитие агрессивного рака поджелудочной железы.
Подробности открытия можно изучить в журнале Genes & Development.
Содержание статьи
Значение исследования
Рак поджелудочной железы — агрессивная форма, которая поздно диагностируется и часто не поддается лечению.
По данным Национального института рака (NCI), этот вид онкологии — четвертый по числу смертельных исходов от рака в Соединенных Штатах. По некоторым оценкам, к 2020 году патология займет второе место. По оценкам NCI, в 2019 году будет зафиксировано более 56 тыс. новых случаев рака поджелудочной железы, итогом станут более 45 тыс. случаев гибели пациентов.
Новое исследование проливает свет на генетические факторы, вызывающие раковую опухоль поджелудочной.
Суть исследования
Считалось, что один из основных факторов, стимулирующих развитие злокачественной опухоли в поджелудочной железе, — онкоген KRAS. Но новое исследование идентифицировало другой ген, действие которого имеет решающее значение в формировании опухоли.
Д-р Дайан Симеоне, директор онкологического центра поджелудочной железы при онкологическом центре Perlmutter в Нью-Йоркском университете, и ее коллеги провели исследование на мышах и образцах опухоли пациентов, изучив роль гена, называемого «атаксия-телеангиэктазия группы D» (ATDC).
Опыты начались с теории, что опухоли возникают в результате возврата взрослых клеток на более раннюю примитивную стадию, сходную с быстрорастущими стволовыми клетками развития плода.
Обычно это происходит при восстановлении тканей при ранах и воспалении. Новые клетки заменяют поврежденные. У здоровых людей процесс начинается и быстро останавливается, как только рана зажила. В сочетании с генетическими дефектами процесс заживления не останавливается, клетки быстро делятся, вызывая рак.
Ученые сосредоточились на ацинарных клетках поджелудочной железы, выделяющей пищеварительные ферменты, которые также могут повреждать ткани. Чтобы восстановить орган, ацинарные клетки могут возвращаться к стадии, близкой к стволовым клеткам. Они же могут стать злокачественными при мутациях ДНК.
Более конкретно – при стрессе ацинарные клетки могут трансформироваться в так называемую «ацинарно-протоковую метаплазию» (ADM) — промежуточную стадию, приводящую к образованию примитивных, быстрорастущих типов клеток. Эти клетки могут в дальнейшем трансформироваться во вторую стадию, называемую «поджелудочная интраэпителиальная неоплазия» (PanIN), при которой клетки размножаются активнее, чем должны.
Ученые использовали мышей для создания модели панкреатита — воспаления, которое приводит к превращению ацинарных клеток в быстрорастущие. Опыты показали, что через несколько дней после того, как панкреатит вызвал повреждение тканей, экспрессия гена ATDC возросла и увеличилась до уровней, необходимых для превращения ацинарных клеток.
Кроме того, когда присутствовал ген ATDC в сочетании с онкогеном KRAS, у всех исследуемых мышей развился агрессивный рак поджелудочной железы. Однако, когда исследователи удалили ген ATDC, ни у одной из склонных к раку мышей опухоль не развилась. Более того, ацинарные клетки даже не достигли стадии ADM или PanIN.
Доктор Симеоне комментирует удивительные результаты: «Мы думали, что удаление гена ATDC замедлит рост рака, операция полностью его предотвратила».
Дальнейшие эксперименты, проведенные исследователями, выявили дополнительные детали механизма цепной реакции, который объясняет, как ATDC в конечном итоге вызывает рак. А именно, ученые также определили другой сигнальный белок и еще один ген, оба из которых участвуют в опухолевом процессе и которые могут стать потенциальными мишенями для новых терапевтических и профилактических стратегий лечения рака поджелудочной железы.
Ученые обнаружили, как можно прекратить рост раковых опухолей поджелудочной железы
Злокачественные клетки быстро разрастаются и способны выживать в тяжелых условиях. Это им удается благодаря особому обмену веществ. Учёные нашли механизм, который перепрограммирует работу клеток. Выключив его, можно предотвратить распространение рака.
Как раковые клетки превращаются в монстров
Ученые из Института Макса Планка (Кельн) обнаружили, как можно прекратить рост раковых опухолей поджелудочной железы. Исследуя лабораторных мышей с этим заболеванием, они обнаружили механизм, делающий злокачественные клетки настоящими монстрами, которые могут жить без кислорода и питательных веществ и при этом усиленно размножаться.
Всем тканям для питания нужны углеводы, из которых они черпают энергию. В нормальном состоянии этот процесс происходит с участием кислорода который поставляется с кровью. Под воздействием кислорода углеводы распадаются на более простые соединения, и освобождается энергия для питания клеток.
Однако организм запрограммировал ещё и резервный способ переработки углеводов, не предусматривающий присутствие кислорода и работающий при дефиците питательных веществ. В этом случае организм получает энергию из гликогена — полисахарида, откладываемого «про запас» в различных тканях.
Он используется для поддержания жизнедеятельности при нехватке питательных веществ. Такой метаболизм позволяет выжить в условиях плохого снабжения тканей кислородом и недостаточного питания.
Почему раковые клетки могут жить и расти без кислорода
Злокачественные опухоли быстро разрастаются, поэтому сосуды не успевают за их ростом. В результате раковые клетки испытывают дефицит кислорода и питательных веществ, которые должна приносить кровь. Поэтому они переходят на резервный режим, становясь нечувствительными к кислородному голоданию и нехватке нужных веществ. В результат опухоль неудержимо растет, а организм теряет энергию.
Перейти на резервный режим злокачественным клеткам помогает специальный фермент – протеаза, который в этом случае активизируется. Особенно выражен такой процесс у опухолей, отличающихся высокой степенью агрессивности и быстрым ростом, например, новообразований поджелудочной железы.
Отключив активацию протеазы, можно замедлить переход клеток на резервное питание и прекратить рост опухоли. Пока неизвестно, как это можно сделать, но в перспективе ученые найдут такой механизм, сделав этот фермент терапевтической мишенью. Это особенно важно при лечении быстрорастущих агрессивных новообразований, которые тяжело поддаются химио- и лучевой терапии.
Рак поджелудочной железы очень агрессивен. На сегодняшний день его можно остановить только путем хирургического удаления новообразования на ранней стадии. Поэтому чтобы не допустить развития болезни, нужно следить за состоянием поджелудочной, сдавая кровь на анализы и проводя УЗИ брюшной полости. В этом случае опухоль можно будет обнаружить на той стадии, когда медицина еще может помочь.
