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

Advertisements

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

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

Методом “еволюції у пробірці” розроблено молекулярну пастку для онкогенного протеїну

Схематичне зображення взаємодії рецептора Axl із фактором Gas6. Рецепторна тирозинкіназа Axl має незвичну для цього типу протеїнів структуру. Він складається з двох імуноглобулін-подібних доменів Ig1 та Ig2, за якими слідують два домени типу фібронектин ІІІ Fn1 та Fn2. У взаємодії із Gas6 беруть участь Ig-домени, причому перший зв’язує ліганд із високою специфічністю (high), а другий – із низькою (low). Стехіометрія зв’язування 2:2, при цьому відбувається димеризація рецепторів і їх аутотрансактивація. Розроблена пастка унеможливлює взаємодію Gas6 із рецептором, що призводить до блокування подальших сигнальних каскадів (посилання наприкінці)

Дослідники Стенфордського інституту розробили препарат, що здатен блокувати метастазування злоякісних пухлин, зокрема раку молочної залози та раку яєчника. Експериментальний терапевтичний агент являє собою штучний протеїн, що з високою ефективністю зв’язує фактор росту Gas6 (growth-arrest-specific protein 6), який присутній у крові пацієнта і може викликати активацію метастатичного фенотипу пухлини. Дослідження препарату на експериментальній мишачій моделі метастазування in vivo виявило, що він призводить до зменшення кількість вторинних пухлинних осередків на 78 % для перещепленої пухлини молочної залози та на 90 % – для раку яєчника.  Вчені назвали свою розробку протеїновою пасткою, якій під силу зупини розповсюдження раку.

Читати далі

Знайдено спосіб блокування онкогенного фактору транскрипції Bcl6 в клітинах лімфоми

Bcl6 – це транскрипційний фактор, що в своїй структурі має консервативні ДНК-зв’язуючі домени (цинкові пальці), а на N-кінці містить домен POZ/BTB, який задіяний в гомодимеризації Bcl6 та зв’язуванні із репресорами транскрипції (SMRT, NCOR та BCOR20). Bcl6 є важливим регулятором діяльності імунної системи: задіяний в організації зародкового центру лімфовузла (germinal center – GS), спрямовуючи диференціювання В-клітин та хелперних Т-клітин, а також контролює сигналювання макрофагів у відповідь на стимулятори запалення шляхом антагонізму із STAT/Il-4 сигналюванням. В експериментальних системах нокаут даного фактора є летальним, а умовний нокаут призводить до розвитку системного запалення та атеросклерозу, та неможливості продукування антиген-специфічних антитіл, що веде до дефектів імунної відповіді на патогени. Проте Bcl6 також бере участь в процесі трансформації В-лімфоцитів – в ґенезі лімфопроліферативного захворювання під назвою дифузна велико-В-клітінна лімфома (diffuse large B-cell lymphoma – DLBCL). Вважається, що Bcl6 потрібний для швидкої експансії В-клітин під час процесу відбору специфічних В-лімфоцитів у лімфовузлі. Тож зазначений фактор транскрипції підтримує високий темп клітинного циклу попри наявні пошкодження ДНК, викликані ферментами соматичного гіпермутагенезу, що в решті решт призводить до швидкої еволюції імунного фенотипу і селекції В-клітин, що експресують найбільш ефективні антитіла проти патогенну. У зв’язку із цим Bcl6 може прямо пригнічувати експресію негативних регуляторів клітинного циклу та генів-супресорів пухлинного росту (ATR6, CHEK1, EP300, TP53 та CDKN1A).

Читати далі

р53 задіяний в індукції клітинного старіння у відповідь на зниження концентрації NADPH в клітині: нові мішені протиракової терапії

Нещодавне дослідження Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania виявило взаємозвязок між протеїном-супресором пухлинного росту p53 та регуляцією метаболізму в клітині. Отримані результати дозволять пролити світло на вплив змін в обміні речовин на клітинне старіння (senescence).

Читати далі