Как распознать причину лекарственной устойчивости раковой опухоли

Метод, с помощью которого можно включать активность любого гена в клетке, позволил обнаружить все молекулярные уловки, с помощью которых клетки рака кожи приобретают устойчивость к химиотерапии. Ради этого пришлось перебрать 15 тысяч генов.

Из-за того что раковые клетки способны вырабатывать устойчивость к лекарствам, любая, даже самая эффективная терапия может дать лишь несколько месяцев передышки, после чего болезнь возвращается вновь. И даже если мы знаем главную мутацию, вызвавшую рак, этого мало: опухолевые клетки всё равно находят способ обойти лечение, хотя мы, казалось бы, заблокировали механизм действия этой мутации...

Один из самых наглядных примеров в этом смысле — меланома. В половине случаев этот рак появляется из-за мутации в гене BRAF, регулирующем клеточное деление. Существуют препараты, которые подавляют действие именно этой мутации на молекулярные сигналы, отвечающие за размножение клетки. И действительно, при такой терапии меланома исчезает — но лишь на девять месяцев. Очевидно, раковые клетки обходят лечение с помощью каких-то других генов, и исследователи из Института Броуда и Института Даны — Фарбера (оба — США) попробовали узнать, кто им помогает.

Делящиеся клетки меланомы человека (фото wellcome images).

Для этого Кори Йоханнессен (Cory Johannessen) и его коллеги по очереди стимулировали активность 15 тысяч генов в меланомных клетках с мутацией в BRAF. Для сравнения стоит упомянуть, что весь геном человека включает в себя 20 тысяч генов. Каждый раз, повышая активность того или иного гена, опухолевые клетки лечили обычными препаратами — и по тому, как они реагировали на них, можно было сказать, помогает ли конкретный ген приобрести устойчивость.

В результате, как пишут исследователи в Nature, им удалось понять, как клетки меланомы «обходят» химиотерапию. Учёные определили сигнальные пути, которые клетка могла использовать для противодействия лекарствам, и тот факт, что подобным образом проанализировали столь внушительную массу генов, позволяет надеяться, что у науки теперь есть все возможные механизмы такой устойчивости. Результаты перебора генов были также подтверждены на нескольких линиях меланомных клеток, которые, кроме BRAF-мутаций, несли ещё несколько генетических повреждений.

При этом — как, наверное, и следовало ожидать — лекарственная устойчивость у опухолевых клеток возникает в связи с довольно определённым кругом генов, которые в норме управляют развитием и ростом клеток кожи. Когда мутация повреждает BRAF, то клетки, которым было предназначено превратиться в меланоциты, в них не превращаются, а начинают безудержно делиться. Происходит это из-за того, что в таких мутантных клетках активируются транскрипционные факторы (белки, необходимые для синтеза РНК на ДНК и для регуляции этого синтеза), от которых зависит деление. Современные лекарства нацелены не на сами эти факторы, а на цепочки молекулярных сигналов, которые к ним ведут. После того как раковые молекулярные сигналы перестали поступать на факторы транскрипции, у клетки появляется шанс вернуться к нормальному пути превращения в обычный меланоцит.

Однако, как выяснили исследователи, этот нормальный путь развития в какой-то момент включает те же самые «раковые» транскрипционные факторы, которые раньше запускались от онкогенной мутации. В результате здоровая клетка наполняется белками, превращающими её в опухолевую. Так что в появлении лекарственной устойчивости в итоге оказываются виноваты факторы транскрипции, которые по неизвестной пока причине начинают работать не так, как нужно.

Эти методы сейчас только тестируются в клинических испытаниях, но если они себя оправдают, то вкупе с обычными способами лечения, направленными на нейтрализацию BRAF-мутации, они способны свести вероятность рецидива опухоли к нулю.

Транскрипционные факторы никогда не используют как мишень для лекарственных молекул: они жизненно важны для клетки, и в этом случае есть риск погубить в организме вообще всё. Однако, как полагают авторы работы, их можно утихомирить, если воздействовать на хроматин, то есть на механику укладки ДНК в хромосоме. Если подействовать на белки, влияющие на плотность укладки ДНК, на её доступность для транскрипции, то через них можно нейтрализовать ненужную активность транскрипционных факторов.

Впрочем, в контексте рассматриваемой работы это частности, главное же — метод, позволивший выполнить систематический поиск причин устойчивости опухоли к лекарствам среди тысяч генов. Хотя авторы имели дело только с одной разновидностью рака, ничто не мешает применить их технологию массированного молекулярно-генетического поиска и к другим видам опухолей.

Подготовлено по материалам Института Броуда.