Авторы исследования заявили, что механизм — суицидные молекулы РНК — потенциально может быть превращен в новую форму терапии рака.
Раковые клетки, обработанные молекулами РНК, никогда не становятся устойчивыми к ним, потому что они одновременно устраняют несколько генов, которые необходимы раковым клеткам для выживания.
«Это как покончить жизнь самоубийством, ударив себя ножом, выстрелив в себя и спрыгнув со здания одновременно», — сказал северо-западный ученый и ведущий автор исследования Маркус Питер. "Вы не можете выжить."
Питер сказал, что неспособность раковых клеток развивать устойчивость к молекулам является первой.
«Это могло бы стать большим прорывом», — отметил Питер, Том Д. Шпионский профессор метаболизма рака Медицинской школы Файнберга Северо-Западного университета.
Питер и его команда обнаружили последовательности в геноме человека, которые при преобразовании в небольшие двухцепочечные молекулы РНК запускают то, что, по их мнению, является древним выключателем в клетках для предотвращения рака. Он искал фантомные молекулы с этой активностью восемь лет.
«Мы думаем, что именно так многоклеточные организмы уничтожили рак до развития адаптивной иммунной системы, которой около 500 миллионов лет», — сказал он. "Это может быть отказоустойчивое устройство, которое заставляет клетки-изгои совершать самоубийство. Мы верим, что он активен в каждой клетке, защищая нас от рака."
Это исследование, которое будет опубликовано в октябре.
24 в eLife и два других новых северо-западных исследования в Oncotarget и Cell Cycle, проведенные группой Питера, описывают открытие молекул-убийц, присутствующих во множестве генов человека, и их мощное влияние на рак у мышей.
Оглядываясь на сотни миллионов лет назад
Почему эти молекулы такие мощные?
«С тех пор, как жизнь стала многоклеточной, а это могло произойти более 2 миллиардов лет назад, ей приходилось заниматься профилактикой рака или борьбой с ним», — сказал Питер. "Таким образом, природа должна была разработать надежный механизм предотвращения рака или борьбы с ним в тот момент, когда он образуется. Иначе нас бы здесь не было."
Так начался его поиск природных молекул, закодированных в геноме, которые убивают рак.
«Мы знали, что их будет очень трудно найти», — сказал Питер. "Механизм уничтожения будет активен только в одной клетке, когда она станет злокачественной. Это была иголка в стоге сена."
Но он обнаружил их, протестировав класс малых РНК, называемых малыми интерферирующими (si) РНК, которые ученые используют для подавления активности генов. siRNA конструируются путем взятия коротких последовательностей гена, на который нацелено, и преобразования их в двухцепочечную РНК. Эти миРНК при введении в клетки подавляют экспрессию гена, из которого они происходят.
Питер обнаружил, что большое количество этих малых РНК, полученных из определенных генов, не подавляло, как ожидалось, только ген, против которого они были созданы. Они также убили все раковые клетки. Его команда обнаружила, что эти особые последовательности распределены по всему человеческому геному, встроены в несколько генов, как показано в исследовании Cell Cycle.
При преобразовании в миРНК все эти последовательности действуют как хорошо обученные суперассасины.
Они убивают клетки, одновременно устраняя гены, необходимые для выживания клеток. Убирая эти гены выживших, молекула убийцы параллельно активирует множественные пути клеток смерти.
Малые молекулы РНК-убийцы запускают механизм, который Питер называет DISE, что означает смерть, вызванную элиминацией гена выживания.
Активация DISE у раковых организмов может позволить уничтожить раковые клетки.
Группа Питера доказала, что эта форма гибели клеток преимущественно влияет на раковые клетки, не влияя на нормальные клетки.
Чтобы проверить это в лечебной ситуации, Питер сотрудничал с доктором. Шад Такстон, доцент урологии в Feinberg, доставит молекулы убийцы с помощью наночастиц мышам с раком яичников человека. У обработанных мышей лечение сильно уменьшило рост опухоли без токсичности для мышей, сообщает исследование в Oncotarget.
Важно отметить, что опухоли не развили резистентность к этой форме лечения рака. Питер и Такстон сейчас дорабатывают лечение, чтобы повысить его эффективность.
Питер давно разочарован отсутствием прогресса в лечении солидного рака.
«Проблема в том, что раковые клетки настолько разнообразны, что, хотя лекарства, предназначенные для воздействия на отдельные гены, вызывающие рак, часто изначально эффективны, они в конечном итоге перестают работать, и пациенты умирают», — сказал Питер. Он считает, что ряд подмножеств раковых клеток никогда не подвержен действию большинства таргетных противоопухолевых препаратов, используемых в настоящее время.
По словам Питера, выживаемость большинства запущенных солидных форм рака, таких как рак мозга, легких, поджелудочной железы или яичников, не улучшилась.
«Если 50 лет назад у вас была агрессивная, метастазирующая форма болезни, вас арестовали тогда, и вас арестовывают до сих пор», — сказал он. "Улучшения часто связаны с лучшими методами обнаружения, а не с лучшими методами лечения."
Ученые-онкологи должны больше прислушиваться к природе, сказал Питер. Он отметил, что иммунотерапия оказалась успешной, потому что она направлена на активацию противоракового механизма, разработанного эволюцией.
К сожалению, немногие виды рака поддаются иммунотерапии, и только несколько пациентов с этим видом рака получают пользу, сказал он.
«Наше исследование может быть связано с одним из естественных выключателей уничтожения, и мы надеемся, что это воздействие повлияет на многие виды рака», — сказал он. "Наши выводы могут быть разрушительными."