Биологи научились определять стратегии «маскировки» раковых клеток от химиотерапии

Ученые выяснили, что клетки рака легкого и рака яичника становятся устойчивыми к цисплатину – одному из химиотерапевтических препаратов – потому, что в ответ на его воздействие они замедляют деление, но не погибают. В то же время клетки колоректального рака используют другую стратегию – они не поддаются попыткам этого препарата запустить в них программу «самоубийства». Полученные данные могут помочь в разработке подходов к борьбе с устойчивыми к химиотерапии опухолевыми клетками и тем самым повысить шансы пациентов на успешный исход лечения. Результаты исследования, поддержанного грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Cells.

Один из основных способов лечения рака – химиотерапия. В этом случае пациент принимает лекарственные препараты, которые останавливают деление опухолевых клеток, а также запускают в них процессы программируемой гибели, один из которых – апоптоз. Однако раковые клетки благодаря различным механизмам – таким как мутации в генах, «откачивание» лекарств, изменение метаболизма и других – способны приобретать устойчивость к используемым препаратам, в результате чего химиотерапия после нескольких курсов становится неэффективна. Ученые пытаются понять, почему опухоли «уходят» от действия препаратов: благодаря тому, что клетки, например, блокируют процесс апоптоза, или тому, что изменяют скорость деления.

Сотрудники Института молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта (Москва) и Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова (Москва) решили исследовать этот вопрос. Авторы изучили четыре линии опухолевых клеток различного происхождения: два типа клеток рака легкого, клетки колоректального рака (рака толстой или прямой кишки) и рака яичника. На основе этих линий ученые в лабораторных условиях получили устойчивые к химиотерапии культуры. Для этого четыре раза с интервалом в несколько дней клетки обрабатывали цисплатином – веществом, используемом в медицинской практике для лечения указанных выше типов рака. При этом при каждой последующей обработке концентрацию препарата увеличивали. Таким образом исследователи смоделировали несколько курсов химиотерапии, которые больные проходят во время лечения. В результате выжившие после такой обработки клетки приобрели устойчивость к препарату.

Авторы разработали методологию, которая позволяет определить реальный механизм устойчивости. Этот подход включает в себя совокупность быстрых и высокопроизводительных методов, дающих возможность анализировать жизнеспособность, интенсивность деления, дыхания и метаболизма клеток в реальном времени. Оказалось, что цисплатин практически перестает вызывать программируемую гибель клеток колоректального рака, выработавших устойчивость к этому препарату. При этом устойчивые клетки рака яичника и рака легкого «выбирают» другой путь: замедляют деление и тем самым избегают смерти, поскольку цисплатин активирует гибель только делящихся клеток. Это говорит о том, что раковые клетки разного происхождения используют неодинаковые стратегии для приобретения лекарственной устойчивости.

«Используя разработанную нами методологию, мы обнаружили, что устойчивые к химиотерапии клетки рака легкого и рака яичника изменили темпы деления, чтобы преодолеть действие противоопухолевого препарата, в то время как клетки колоректального рака отличались пониженной чувствительностью к запуску апоптоза. Таким образом, полученные данные наглядно продемонстрировали, что причин лекарственной устойчивости может быть несколько, и это важно учитывать при разработке новых методов борьбы со злокачественными опухолями»,– рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Борис Животовский, доктор биологических наук, профессор, руководитель лабораторий исследования механизмов гибели клеток ИМБ РАН имени В. А. Энгельгардта и МГУ имени М. В. Ломоносова.

«В дальнейшем мы планируем исследовать причины устойчивости к химиотерапии при других типах рака. Это поможет понять, как бороться с лекарственной устойчивостью в каждом конкретном случае, а потому повысить шансы пациентов с онкологическими заболеваниями на выздоровление»,– комментирует участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Гелина Копеина, доктор биологических наук, старший научный сотрудник лабораторий исследования механизмов гибели клеток ИМБ РАН имени В. А. Энгельгардта и МГУ имени М. В. Ломоносова.