Теперь ученые из Института Солка раскрыли подробности того, как рак может стать устойчивым к лекарствам с течением времени — феномен, который возникает из-за того, что раковые клетки в одной и той же опухоли не идентичны — клетки имеют небольшие генетические вариации или разнообразие. Новая работа, опубликованная 20 октября в PNAS, показывает, как вариации РНК клеток рака груди, молекулы, которая декодирует гены и производит белки, помогают раку развиваться быстрее, чем считалось ранее.
Эти новые открытия потенциально могут указывать на «переключатель», чтобы отключить это разнообразие — и, следовательно, устойчивость к лекарствам — в раковых клетках.«Это неотъемлемое свойство природы, заключающееся в том, что в сообществе — будь то люди, бактерии или клетки — небольшое количество членов, вероятно, переживут различные типы непредвиденного экологического стресса, поддерживая разнообразие среди своих членов», — говорит старший автор книги. новая работа, Беверли Эмерсон, профессор лаборатории регуляторной биологии Солка и заведующая кафедрой Эдвина К. Хантера. «Рак дополняет эту стратегию диверсификации для развития лекарственной устойчивости».Вместо того, чтобы изучать один ген или путь, нацеленный на лечение рака, ведущий автор Фернандо Лопес-Диас, штатный научный сотрудник Salk, и команда стремятся раскрыть «переключатель» диверсификации, с помощью которого раковые клетки реплицируются, но незначительно отличаются друг от друга. Отключение этого клеточного процесса лишит рак способности выжить при лечении лекарствами.
«Рак — это не одна клетка, а экосистема, сообщество клеток», — говорит Эмерсон. «Это исследование положит начало поиску способа понять и уменьшить разнообразие клеток и приспособляемость во время химиотерапии для снижения лекарственной устойчивости».Чтобы выяснить, как группы раковых клеток достигают функционального разнообразия (посредством РНК), чтобы выжить при химиотерапии, Лопес-Диас в течение недели вводил в чашки предраковых и метастатических клеток рака молочной железы противораковое лекарство паклитаксел, а затем удалил это лекарство на несколько недель. , имитирующий цикл лечения онкологического больного. Выжившие клетки — обычно одна или две из миллионов — начали репопуляцию, но с небольшими изменениями в их РНК, что, по-видимому, позволило им выжить в будущих дозах лекарства от рака.
Расширяя границы биоинформатики, сотрудничество во главе с Мей-Чонг Венди Ли и Надером Пурмандом из Калифорнийского университета позволило Санта-Круз нанести на карту более 80000 фрагментов РНК на каждую новую раковую клетку — как правило, исследования отдельных клеток с использованием других подходов выглядят так. на сотнях или около того фрагментов РНК, чтобы отличать довольно разные клетки друг от друга. Этот необычно подробный список помог исследователям выявить тонкие различия между поколениями одних и тех же раковых клеток, получавших химиотерапию, и наметить, как сообщество раковых клеток увеличивало разнообразие среди своих членов с помощью РНК.
«Мы обнаружили подавляющее возвращение к разнообразию после лечения химиотерапией, которое нельзя было объяснить ожидаемыми механизмами», — говорит Лопес-Диас. «Здесь происходит кое-что еще,« философский камень »разнообразия раковых клеток, который, как мы теперь знаем, нужно искать».И когда команда проанализировала профили экспрессии генов выжившей линии раковых клеток, они снова были удивлены. «Мы думали, что с некоторыми изменениями они будут выглядеть как клетки, подверженные стрессу», — говорит Эмерсон. «Вместо этого после нескольких удвоений популяции они возвращаются к нормальному паттерну экспрессии генов и быстро восстанавливают чувствительность к лекарствам». Такое адаптивное поведение, полагает Эмерсон, позволяет группе раковых клеток подготовиться к следующей непредвиденной угрозе.Еще одно интригующее открытие статьи заключалось в том, что высокий процент предраковых клеток, прошедших химиотерапию, выжил и размножился больше, чем нормальные или раковые клетки.
Это привело к тому, что предраковые клетки стали более устойчивыми к лекарствам, когда они превратились в опухоль. «Предраковые клетки при воздействии химиотерапии развиваются намного быстрее и создают состояние, более устойчивое к лекарствам», — говорит Лопес-Диас. «Этот и другие результаты теперь можно изучить более подробно, используя знания и точку зрения, которые мы здесь приобрели».