16.07.2015
Исследователи Мемориального онкологического центра Слоан-Кеттеринг, работающие под руководством доктора Скотта Лоува (Scott Lowe), обнаружили, что идентифицируемые более чем в 90% образцов рака толстой кишки мутации гена-супрессора опухолевого роста APC играют важную роль в прогрессии заболевания. Кроме того, они продемонстрировали возможность полного избавления от болезни путем восстановления активности этого гена.
Специалистам давно известно, что мутации, нарушающие нормальную активность гена APC, могут приводить к появлению рака толстого кишечника. Однако до сих не было ничего известно о роли таких мутаций на более поздних этапах развития заболевания. В экспериментах на мышах исследователи не только установили, что мутации этого гена способствуют прогрессии опухолей, но и продемонстрировали, что восстанавливающие его нормальную активность вмешательства, могут возвращать раковые клетки в нормальное состояние и защищать от рецидивов болезни.
В рамках своей работы авторы создали генетически модифицированную мышиную модель рака прямой кишки. Для этого они с помощью технологии, известной как РНК-интерференция, инактивировали ген APC и индуцировали формирование опухолей прямой кишки.
В более ранних моделях заболевания ген APC необратимо удалялся, что позволяло продемонстрировать роль инактивирующих его мутаций в развитии заболевания, но лишало исследователей возможности изучать потенциальные эффекты восстановления нормальной активности этого гена.
Новая модель, полученная с помощью РНК-интерференции, напротив, позволяет полностью восстанавливать активность гена-мишени. Восстановление активности гена APC в мышиной модели рака толстой кишки в течение четырех дней остановило прогрессию опухолей и нормализовало работу кишечника животных. Более того, через несколько недель у животных была зафиксирована полная регрессия опухолей, которые не рецидивировали в течение нескольких последующих месяцев наблюдения.
По словам авторов, наиболее удивительным оказалось, что восстановление нормальной активности гена APC трансформировало раковые клетки и возвращало их в визуально нормальное состояние.
Это было продемонстрировано при проведении дополнительных экспериментов на кишечных органоидах – крошечных трехмерных структурах, сформированных клетками, выделенными из кишечных желез мышей. Внутренняя структура таких органоидов напоминают естественную структуру ткани кишечника, что позволяет использовать их в качестве модели для изучения того, каким образом генетические изменения влияют на биологически аспекты рака толстой кишки.
После воздействия блокирующей активность APC РНК-интерференции органоиды утрачивали нормальную структуру и приобретали типичную для раковых органоидов сферическую форму. Однако восстановление экспрессии гена-мишени возобновляло нормальное деление клеток и возвращало органоидам их обычную форму.
Изображения органоидных культур клеток кишечника, полученные с помощью иммунофлуоресцентной микроскопии. В изображенном слева сферическом органоиде был инактивирован ген APC, что запустило реакцию, аналогичную развитию рака. В изображенном справа органоиде, имеющем форму завернутой в обертку конфеты, активность этого гена была восстановлена, что обеспечивало нормализацию процесса деления и развития клеток.
Ген APC регулирует работу опосредуемого белком WNT сигнального механизма, инактивированного в клетках большинства опухолей толстой кишки. Полученные данные указывают на возможность разработки нового класса препаратов, реактивирующих этот сигнальный механизм в злокачественных клетках.
Таких препараты могут быть эффективны против широко спектра опухолей, клетки которых имеют мутации гена APC. Более того, как показали эксперименты на мышах, восстановление экспрессии этого гена эффективно также против опухолей с дополнительными мутациями, таким как мутации генов Kras и p53, идентифицируемые примерно в половине образцов тканей опухолей толстой кишки человека. На рисунке из статьи в Cell желтым цветом выделены активно делящиеся стволовые и прогениторные клетки, синим – дифференцированные в клетки кишечного эпителия: секреторные (клетки Гоблета) и всасывающие (энтероциты).
Однако авторы отмечают, что для разработки нового класса препаратов и оценки их долгосрочной клинической эффективности может потребоваться много лет. Более ранние исследования показали, что полное блокирование активности опосредуемого WNT сигнального механизма может оказывать очень серьезное токсичное действие на нормальные клетки кишечника и приводить к тяжелым побочным эффектам. Поэтому для клинического применения могут быть пригодны только аккуратно модулирующие работу этого механизма малые молекулы.
Статья Dow et al. Apc restoration promotes cellular differentiation and reestablishes crypt homeostasis in colorectal cancer APC опубликована в журнале Cell.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам EurekAlert!:
A single gene turns colorectal cancer cells back into normal tissue in mice.
A single gene turns colorectal cancer cells back into normal tissue in mice.
