Ученые намерены победить рак легкого

Рак легкого занимает первое место среди онкологических заболеваний по числу смертей во всем мире. Обычные методы лечения, как правило, не приводят к положительному исходу в долгосрочном периоде. Помимо роста числа злокачественных клеток, в процессе развития опухоли происходит рост кровеносных сосудов, который контролируется особыми сигнальными молекулами. Ученые из Исследовательского Института Сердца и Легких имени Макса Планка в Бад Нойхайме (Max Planck Institute for Heart and Lung Research, Германия) и Университета Юстуса Либиха в Гиссене (Justus Liebig University, Германия) открыли молекулу, которая играет ключевую роль в этом процессе. Ученые смогли добиться экспериментального снижения роста опухоли, ингибировав фермент фосфодиэстеразу PDE4.

Рак легкого поражает, как правило, курильщиков, однако заболевание может также быть вызвано контактом с канцерогенными веществами, такими как асбест. Химиотерапия и радиационная терапия часто подтверждают свою неэффективность в лечении рака легкого. В связи с этим ученые занялись интенсивным поиском путей подавления роста данной опухоли, и особое их внимание привлекли сосуды, снабжающие опухоль питательными веществами.

В процессе роста опухолевая ткань нуждается в снабжении питательными веществами, что обеспечивается за счет разрастания сети кровеносных сосудов. Рост сосудов регулируется опухолевыми клетками, использующими каскад сигнальных комплексов, который изначально «запускается» низким содержанием кислорода (гипоксией) в опухолевой ткани.

«Состояние, известное как гипоксия, запускает в клетках опухоли активацию около 100 генов, - объясняет Райкумар Саваи (Rajkumar Savai), руководитель группы исследователей в Институте Макса Планка, - В добавок к росту сосудов, гипоксия также стимулирует пролиферацию раковых клеток».

Особенно важную роль в этом процессе играют три молекулы: HIF (транскрипционный фактор, запускающий каскад активации генов), cAMP (молекула-посредник, которая участвует в завершении каскада) и PDE4 (фермент фосфодиэстераза, работающий в качестве связующего звена между двумя другими молекулами).

Внимание ученых было обращено именно на фермент PDE4. Исследователи из Бад Нойхайма и Гиссена в своей работе продемонстрировали, что различные участки фермента имеют сайты связывания для HIF. Далее ученые оценили влияние ингибирования PDE4 на клетки десяти различных клеточных линий, которые характеризуют около 80% раков легкого. Скорость деления клеток в линиях, обработанных ингибитором PDE4, была значительно ниже, уровень HIF также в результате упал.

На мышей с опухолью ингибирование PDE4 оказало значительное влияние. Ученые из Института Макса Планка пересадили линию клеток человека под кожу мышам и ввели животным ингибитор фосфодиэстеразы. Рост опухоли у подопытных животных снизился примерно на 50%. «Микроскопический анализ показал, что рост сосудов в опухоли у экспериментальных мышей был значительно снижен. Кроме того, мы наблюдали признаки замедления клеточного деления. В целом, рост опухоли был сильно ограничен».

Вернер Зигер (Werner Seeger), директор Института Макса Планка и главный врач Больницы при Университете Юстуса Либиха в Гиссене, сообщает: «Мы смогли показать, что PDE4 играет важную регуляторную функцию в делении клеток рака легкого и формировании кровеносных сосудов опухоли. Это позволяет нам надеяться, что мы нашли отправную точку для разработки лечения». По мнению специалиста в области онкологии Фридриха Гриммингера, руководителя департамента Медицинской Онкологии в Гиссене, в будущем сочетание ингибиторов PDE4 с традиционной радио- или химиотерапией может стать возможным методом лечения рака легкого. Таким образом, эффективность традиционного лечения может быть повышена, что может способствовать более благоприятному прогнозу для пациентов. Однако прежде чем начнутся клинические испытания, необходимы дальнейшие лабораторные исследования.



Накопление PDE4 в опухолевых клетках, подверженных гипоксии. Клетки легкого вырабатывают PDE4 (зеленого цвета, слева), даже если содержание кислорода в норме. В условиях недостатка кислорода выработка PDE4 увеличивается (справа). Клеточные ядра окрашены синим. (фото: MPI for Heart and Lung Research)

По материалам Max-Planck-Gesellschaft

Оригинальная статья:
S S Pullamsetti, G A Banat, A Schmall, M Szibor, D Pomagruk, J Hänze, E Kolosionek, J Wilhelm, T Braun, F Grimminger, W Seeger, R T Schermuly, R Savai. Phosphodiesterase-4 promotes proliferation and angiogenesis of lung cancer by crosstalk with HIF. Oncogene, 2012; DOI: 10.1038/onc.2012.136