Раковые стволовые клетки – потенциальная мишень терапии

Многопрофильная команда исследователей из Бостона открыла химическое соединение, которое при введении мышам убивает единичные, но агрессивные клетки рака молочной железы, способные к неограниченному росту.

Эти клетки, известные как раковые стволовые клетки, судя по всему, способствуют канцерогенезу и возобновлению роста опухоли после успешно проведенной терапии. Хотя требуются дальнейшие исследования по установлению терапевтической эффективности этого вещества в организме человека, проведенная работа показывает перспективность поиска других химических соединений, способных избирательно убивать раковые стволовые клетки. Сообщение о полученных результатах появилось он-лайн 13 августа в журнале Cell.

«Имеются многочисленные доказательства того, что раковые стволовые клетки повинны в агрессивности многих опухолей. Возможность создания таких клеток в лабораторных условиях с помощью современных методов, которыми владеют специалисты из Broad Institute, позволила идентифицировать это химическое соединение. Несомненно, в последующем будут обнаружены и другие вещества с аналогичными свойствами», – говорит Роберт Вайнберг (Robert Weinberg), специалист из Уайтхедовского Института биомедицинских исследований (Whitehead Institute for Biomedical Research) и один из авторов данного исследования.

«Многие терапевтические препараты уничтожают основную массу опухоли лишь до стадии видимого повторного роста. Это диктует необходимость поиска новых средств противораковой терапии», – сообщает Эрик Ландер (Eric Lander), директор Массачусетского Технологического Института (Massachusetts Institute of Technology) и Института Химии и Биологии Клетки в Гарварде (Institute of Chemistry and Cell Biology, Harvard).

Согласно одной из последних гипотез в биологии рака, опухоли различной локализации (молочной железы, простаты, толстой кишки, легкого и др.) служат пристанищем для группы клеток с уникальной способностью воспроизводить раковые клетки. Помимо содействия росту опухоли, эти так называемые раковые стволовые клетки в значительной степени устойчивы к современным методам лечения. Если бы была возможность идентифицировать химические вещества, избирательно убивающие раковые стволовые клетки, то такие соединения могли бы стать главными претендентами на разработку лекарственных препаратов нового поколения.

Несмотря на это, исследователи усиленно пытались изучать раковые стволовые клетки непосредственно в лабораторных условиях. Относительно небольшое количество таких клеток по сравнению с другими раковыми клетками, а также потеря ими стволовых свойств при росте вне организма (in vitro), существенно ограничивали количество материала, доступного для анализа.

Преодолев эти препятствия, исследователи усовершенствовали методику Вайнберга и его коллег, разработавших способ получения большого количества раковых стволовых клеток в лабораторных условиях. Методика построена на том, что зрелые клетки претерпевают определенные изменения (известные как «эпителиально-мезенхимная транзиция»), характеризующиеся изменением их фенотипа и подвижности с одновременным приобретением свойств, присущих стволовым клеткам.

«Важный момент нашей работы состоял в том, чтобы произвести относительно гомогенную и стабильную популяцию раковых стволовых клеток, которые впоследствии могли быть использованы для скрининга. Мы добились этого посредством принуждения раковых клеток к эпителиально-мезенхимному превращению с помощью новых реагентов, разработанных в лаборатории», – рассказывает Тамер Ондер (Tamer Onder), бывший аспирант лаборатории Вейнберга и первый соавтор исследования.

Получив достаточное для работы количество стволовых клеток, ученые принялись за крупномасштабное изучение не одной тысячи химических соединений, применив методы автоматического анализа. В качестве мишени были взяты стволовые клетки рака молочной железы мыши. Из пула более 30 потенциальных кандидатов было отобрано одно соединение с удивительными свойствами.

Вещество, получившее название салиномицин (salinomycin), убивает не только созданные в лаборатории искусственным путем, но и естественные раковые стволовые клетки. По сравнению с химиотерапевтическим препаратом паклитаксилом (paclitaxel), применяемым при лечении рака молочной железы, салиномицин вызывал более чем 100-кратное уменьшение количества раковых стволовых клеток. Он также замедлял рост злокачественной опухоли молочной железы у мышей.

Для углубленного исследования функциональной активности этого вещества исследователи изучили генетические эффекты салиномицина. В предыдущих исследованиях опухолей от пациентов с раком молочной железы были обнаружены группы генов, проявляющих высокую активность в раковых стволовых клетках. Многие из этих генов причастны к образованию особо агрессивных опухолей и неблагоприятным прогнозам исхода заболевания. Результаты новых экспериментов показывают, что применение салиномицина (но не паклитаксила!) может снизить активность таких генов, указывая тем самым на возможный молекулярный механизм биологических эффектов данного вещества.

«Наша работа раскрывает биологические эффекты препарата в раковых стволовых клетках. Более того, результаты исследований служат основанием к обнаружению новых противораковых средств, которые могут быть применены к любой солидной опухоли, поддерживаемой раковыми стволовыми клетками», – говорит первый соавтор Пиюш Гапта (Piyush Gupta), исследователь из Broad Institute.

Хотя полученные результаты крайне интересны с фундаментальной точки зрения, пока рано делать прогнозы насчет того, насколько велика будет польза от этого больным, страдающим от онкологических заболеваний. Необходимы дальнейшие исследования для точного установления механизма действия салиномицина на раковые стволовые клетки и выяснения, будет ли он столь же эффективным по отношению к злокачественным новообразованиям у человека. Для проведения подобных исследований понадобится еще несколько лет напряженной работы.

В данном исследовании было проанализировано почти 16 тысяч химических веществ, из которых лишь небольшое количество проявило цитотоксичность по отношению к раковым стволовым клеткам. Поэтому более углубленное изучение этих соединений, применение дополнительных методов анализа широкого спектра химических веществ могут способствовать пополнению арсенала противораковых средств.

По материалам:
Whitehead Institute for Biomedical Research