Застосування системи геномного редагування CRISPR/Cas9 для швидкого моделювання канцерогенезу

Канцерогенез – багатостадійний процес. В загальних рисах його поділяють на ініціацію, промоцію та прогресію. Кожний з етапів характеризується набуттям специфічних мутацій в генах, що відіграють ключову роль в розвитку пухлин, головно – прото-онкогенах та генах-супресорах пухлинного росту. Дослідження індивідуального внеску кожного з таких генів у «спільній справі», результатом якої є злоякісне новоутворення, є вкрай проблемним. На сьогодні існують дуже ефективні методи секвенування геному, настільки чутливі, що дозволяють визначати якісну та кількісну структуру генів окремої клітини. Такі методи активно застосовуються для дослідження гетерогенності популяції пухлинних клітин і є інформативними для вивчення пізніх стадій канцерогенезу. Проте, вони дають лише підсумкову картинку і не дозволяють прослідкувати історію мутацій і роль кожної з них на ранніх етапах неопластичної трансформації.

В наші дні з’явилася безпрецедентна можливість слідкувати за онкогенними мутаціями в режимі реального часу за допомогою…

Читати далі

Молекулярний механізм загоювання ран залучений в резистентності раку сечового міхура до хіміотерапії

З часу, коли знаний американський онколог Гарольд Дворак порівняв пухлину із “раною, що ніколи не загоюється”, пройшло вже майже тридцять років, а така аналогія досі є як актуальною, так і не до кінця зрозумілою. Вчені Baylor College of Medicine (Х’юстон, США) описали шлях, який призводить до набуття резистентності до хіміотерапії раку сечового міхура. Оскільки таргетні препарати для лікування цього типу пухлин ще не розроблені, то на сьогодні способи протидії зводяться лише до хірургічного видалення та неспецифічної цитотоксичної хіміотерапії. Такі підходи дозволяють швидко зменшити пухлинну масу, але зазвичай тривалість ремісій не є оптимальною, і хвороба скоро повертається. Обидва зазначені вище методи лікування є доволі травматичними для тканин організму і пов’язані з вивільненням специфічних молекул, які сигналізують запалення та запускають каскади відповіді на пошкодження, результатом чого за норми є загоювання рани. Але, оскільки рак – стан патологічний – нормального загоювання не відбувається. Однією з таких сигнальних молекул є простагладин Е2 (PGE2), рівень якої значно підвищується у пацієнтів, які проходять циклічні курси хіміотерапії та/або були прооперовані. Техаським вченим вдалося встановити, що PGE2 взаємодіє із рецепторами на поверхні спочиваючих ракових стовбурових клітинах (quiescent cancer stem cells) і активує їх проліферацію точнісінько так само, як це відбувається за норми із стромальними стовбуровими клітинами, які заповнюють собою проріху, що утворилася внаслідок пошкодження. Проте злоякісні клітини характеризуються численними мутаціями, тому некоректно поводять себе під час цього процесу. Зокрема, відомо, що ракові клітини позбавлені контактного інгібування, тож продовжують розмножуватися, навіть тоді, коли за норми мали б припини це робити. Таким чином, пухлина використовує природний процес для своєї експансії, а хіміотерапія лише діє як селективний агент. Дослідницька група Baylor College of Medicine пропонує спосіб розірвати це порочне коло шляхом застосування специфічного інгібітора циклооксигенази-2 (COX2) під назвою целекоксіб (celecoxib). Він здатний ефективно пригнічувати PGE2-опосередковане сигналювання загоювання ран, що по ідеї повинно тримати під контролем стовбурові клітини раку. Вивчення ксенотрансплантатів пухлин сечового міхура на мишачих моделях in vivo підтвердило можливість стримування пухлинного росту за допомогою целекоксібу. Також гарною новиною є те, що згаданий вище терапевтичний препарат вже стверджений Управлінням продовольства і медикаментів (Food and Drug Administration, FDA), що дозволить значно полегшити і прискорити його клінічні випробовування і впровадження в якості схеми терапії раку сечового міхура.

Посилання

ScienceDaily_Logo

Агенти впливу пухлини: злоякісні екзосоми

Дедалі більшої уваги набуває відносно нещодавно описаний феномен  дистанційної взаємодії пухлини зі здоровими тканинами організму через секрецію екзосом. Деякі злоякісні клітини здатні до виділення у міжклітинний простір та тілесні рідини наноскопічні везикули – кулясті мішечкі, оточені плазматичною мембраною, які можуть містити різноманітні активні речовини, здатні впливати на фізіологічні процеси, що проходять всередині нормальних клітин. Вчені припускають, що таким чином трансформовані клітини можуть впливати на оточуючі тканини і програмувати їхню діяльність на підтримання пухлини. Зокрема у 2012 році вчені Університету Штату Огайо продемонстрували здатність пухлин пригнічувати імунну відповідь за допомогою екзосом, що містили мікроРНК. А нещодавнє дослідження вчених Техаського Університету виявило взагалі неймовірні речі: біогенез мікроРНК може автономно проходити у везикулах, а потрапляння їх вмісту в нормальні епітеліальні клітини може призводити до їхнього неопластичного переродження. Фактично, отримано ще один доказ того, що «рак» може передаватися від клітини до клітини.

Читати далі

«Молекулярний КітПес» викликає агресивний рак головного мозку

Масштабне дослідження агресивного раку головного мозку, гліобластоми, дозволило виявити новий тип химерного онкогену, утвореного внаслідок хромосомної транслокації. Така генетична аномалія призводить до злиття воєдино двох протеїнів PTPRZ1 та MET із протилежними функціями, нагадуючи героя, а точніше героїв, популярного колись мультфільму «КітПес». Вчені сподіваюся, що їхнє відкриття може стати підґрунтям для розробки цілеспрямованої терапії проти цієї недуги. Але окрім відкриття теоретичної можливості запровадження таргетної терапії гліобластоми, дослідження також вказує на значний недолік сучасного терапевтичного підходу, довгостроковим результатом якого є прогресія злоякісного захворювання.

Читати далі

Подолання негативних побічних наслідків таргетної терапії інгібіторами тирозинкіназ

Хоча на сьогодні тирозинкіназні інгібітори є передовим методом терапії багатьох онкологічних захворювань, досі залишається невирішеним питанням негативного впливу інгібіторів на здорові тканини пацієнта. Відомо що, такі препарати здатні викликати широкий спектр побічних наслідків. Найбільш серйозним є їхній вплив на систему кровотворення: вони можуть викликати анемію, тромбопенію та нейтропенію – оскільки клітини гемопоезу та імунної системи здебільшого спираються на тирозинкіназні сигнальні каскади проліферації. Разом із тим відзначаються також порушення функціонування епітеліїв, зокрема висипання та набряки шкіри, фолікуліт, а також розлади травлення такі як діарея та нудота. Ще остаточно не з’ясовані наслідки довготривалого застосування інгібіторів тирозинкіназ, але вважається, що серед таких може бути серцева недостатність. Тому розробка інгібіторорів тирозинкіназ, які б набували активної форми безпосередньо в клітині раку, наразі є перспективним завданням протиракової фармакології.

Ілюстрація принципу селективної активації тирозинкіназного інгібітора в клітині раку. Ліва частина – в клітині із нормальним постачанням кисню модифікована форма молекули містить кобальт (ІІІ) і її стеріометрія не дозволяє зв’язатися та інактивувати тирозинкіназний домен рецептору EGFR. Права частина – так як пухлина перебуває в гіпоксійних умовах, а відтак перенасичена відновними еквівалентами, відбувається так звана біоредукція кобальту в складі молекули, його вивільнення, відновлення конформації молекули та інгібування тирозинкіназного домену рецептору EGFR.

Читати далі

Вчені вдарили по слабкому місцю пухлини: індукція оксидативного стресу в клітинах раку легень

Клітини раку є сенсибілізованими до оксидативного стресу через певні особливості метаболізму, і якщо їх трошечки підштовхнути в бік продукції реактивних форм кисню – вони приречені на смерть, чи бодай зупинку проліферації. Таку тезу демонструє нам дослідження американських вчених UT Southwestern Medical Center, яким вдалося спинити розмноження клітин раку легенів застосувавши звичайний антидіабетичний препарат. Але за таким здавалось би простим підходом стоять роки кропіткої наукової роботи і сучасна методологічна база, що знадобилися для розкриття молекулярного механізму дії цього препарату.

Загальна схема експерименту та основні отримані результати. Деталі у тексті, посилання наприкінці.

Читати далі

Українська протиракова вакцина на марші

На написання цієї статті мене підштовхнув новинний сюжет, який нещодавно з’явився у Фактах ICTV. В ньому розповідається про передову розробку українських вчених в галузі імунотерапії раку, що допомагає подовжити період безрецедивного виживання пацієнтів після хірургічного видалення пухлини. Наразі я пропоную переглянути сюжет, а далі перейти до безпосереднього обговорення того, що, власне, відбувається на молекулярному та клітинному рівні:

Читати далі