Их новое исследование указывает на биомаркер в клеточном механизме, который может не только служить ранним предупреждением о раке толстой кишки, но и потенциально использоваться для противодействия распространенным формам болезни, второй по величине причине смерти от рака в США.В исследовании, опубликованном 4 февраля в журнале Cell Stem Cell, биомедицинские инженеры Duke показывают, как развитие рака толстой кишки неразрывно связано с определенной микроРНК, которая определяет способ деления клеток.
«Четверть населения мира страдает от воспаления кишечника», — сказал ведущий автор исследования Силин Шэнь, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Дьюка. «У этих пациентов всегда гораздо больше шансов заболеть раком толстой кишки, но никогда не было ясно, почему. Теперь мы нашли связь».В своем исследовании группа Шена сосредоточилась на микроРНК под названием miR-34a, которая придает раковым стволовым клеткам странную способность к асимметричному делению. Этот процесс контролирует популяцию раковых стволовых клеток и генерирует разнообразный набор клеток.
Хотя исследователи знали, что за эту способность отвечает miR-34a, никто не знал, откуда она взялась, потому что нормальные, здоровые стволовые клетки толстой кишки не делятся асимметрично и не нуждаются в этой микроРНК. Они задавались вопросом, существует ли мутация, уникальная для раковых стволовых клеток, или скрытая роль микроРНК в нормальной физиологии.Чтобы выяснить это, Шен и его коллеги удалили miR-34a из генетического кода некоторых мышей.
Но ничего не произошло.«Это действительно озадачило научное сообщество, — сказал Шен. «Обычно, если что-то важное и вы удаляете, это вызывает проблемы».Однако в последнем исследовании проблема обнаружилась, когда ткани мышей воспалились.
Без какой-либо микроРНК miR-34a их стволовые клетки быстро вышли из-под контроля и образовали множество опухолевидных структур.На основании исследования группа Шена пришла к выводу, что хотя miR-34a активен при раке, на самом деле это хороший парень. MiR-34a, срабатывающий при воспалении кишечника, вызывает процесс асимметричного деления, помогая контролировать нормальные популяции стволовых клеток.
Даже на ранних стадиях роста опухоли микроРНК остается активной, сдерживая популяцию раковых стволовых клеток. Однако по мере прогрессирования рака в его клетках развиваются мутации, которые позволяют отключать miR-34a, заставляя клетки делиться на гибкие гибриды, которые при необходимости могут вернуться в стволовые клетки. Именно из-за этой гибкости рак на поздних стадиях так трудно искоренить.«Обычно, когда вы смотрите на опухоли и видите что-то, чего нет в нормальных тканях, вы думаете, что это плохо», — сказал Шен. «Но оказывается, что при нормальных обстоятельствах эти микроРНК — хорошие парни, которые появляются только тогда, когда что-то идет не так.
И когда вы заставляете их замолчать на поздней стадии рака, это как если бы суперзлодей утащил супергероя, и рак стал намного сильнее. худший."Но Шен надеется, что понимание роли miR-34a может привести к уязвимости этого суперзлодея.С помощью теста на выявление повышенных уровней miR-34a исследователи могли бы создать систему раннего предупреждения, чтобы выявлять рак на юношеских стадиях, когда его гораздо легче вылечить.
И в качестве возможного лечения поздней стадии рака исследователи пытаются заставить раковые клетки снова экспрессировать miR-34a. Это помешает опухолевым клеткам получить возможность вернуться в стволовые клетки и позволит врачам уничтожить их раз и навсегда.Клинические испытания в настоящее время пытаются сделать именно это при нескольких типах рака, но это первое исследование, которое показало, что это может также работать при раке толстой кишки. Это открытие также поможет исследователям разработать клинические испытания и выбрать пациентов, у которых будет больше шансов отреагировать на терапию.
Это исследование было поддержано Национальными институтами здравоохранения (R01GM95990, R01GM114254), Национальным научным фондом (1350659, 1137269), наукой о стволовых клетках штата Нью-Йорк (C029543) и Агентством перспективных исследовательских проектов Министерства обороны (19-1091726).