Исследователи из Института Уолтера и Элизы Холл в Мельбурне, Австралия, сделали открытие, которое перевернуло представление ученых о запрограммированной гибели клеток и ее роли в образовании опухолей.
Запрограммированная смерть клеток, также называемая апоптозом, является важным процессом в биологии человека, поскольку она удаляет нежелательные и поврежденные клетки из нашего тела. Этот процесс защищает нас от развития рака и аутоиммунных заболеваний.
Открытие исследовательской группы, возглавляемое профессором Андреасом Штрассером из отдела молекулярной генетики рака института, имеет значение для понимания того, как развивается рак, и будет информировать о продолжающейся разработке нового класса противораковых препаратов, называемых миметиками BH3.
"До сих пор все считали, что неспособность поврежденных клеток к самоубийству позволяет мутировавшим клеткам размножаться, что способствует развитию опухоли," Профессор Штрассер сказал. "Это, конечно, все еще верно, но мы обнаружили, что в определенных условиях верно обратное: естественная программа самоубийства клеток может способствовать развитию опухоли."
Эксперименты исследовательской группы показали, что повторяющиеся циклы клеточного истощения и регенерации тканей за счет активации стволовых клеток могут способствовать развитию опухоли.
В ситуациях, когда ДНК во многих клетках повреждена, например, когда организм неоднократно подвергается воздействию низких доз радиации, в тканях организма происходят повторяющиеся циклы гибели клеток. "Попытки стволовых клеток организма восстановить истощенную ткань могут фактически стимулировать развитие опухоли," Профессор Штрассер сказал. "Это потому, что радиация, убивая множество клеток в ткани, вызывает мутации в некоторых выживших стволовых клетках. Когда такие аномальные (мутировавшие) стволовые клетки повторно заселяют ткань, они многократно делятся, и это может способствовать развитию опухолей."
Исследование, проведенное в сотрудничестве с доктором Евой Михалак, доктором Кассандрой Ванденберг, господином Алексом Делбриджем, доктором Ли Ву, доктором Клэр Скотт и профессором Джерри Адамсом, опубликовано в сегодняшнем выпуске международного журнала Genes and Development.
Решающее значение для исследования команды имело понимание того, что происходит с мышами, подвергшимися облучению, когда отсутствует ген под названием Puma. "Если нормальным мышам (имеющим ген Puma) дать низкую дозу радиации, они разрушают около 80 процентов лейкоцитов," Профессор Штрассер сказал. "Это не убивает мышь, но означает, что стволовым клеткам в костном мозге приходится очень усердно работать, чтобы восполнить кровеносную систему. Это может привести к образованию опухолей белых кровяных телец, называемых лейкемиями, если стволовые клетки, репопуляция, имеют мутации, вызывающие рак.
"Сюрпризом стало то, что мыши, не несущие гена Puma, защищены от развития опухолей этого типа. Пума необходима для гибели клеток с поврежденной ДНК. Если у мышей нет гена Puma, когда они получают низкие дозы радиации, белые кровяные тельца не разрушаются, поэтому вы не заставляете мутировавшие стволовые клетки активироваться (и делиться), чтобы пополнить кровеносную систему."
Профессор Штрассер сказал, что исследование показало, что риск рака был повышен у людей, которые испытали циклы разрушения тканей с последующим повторным заселением тканей стволовыми клетками. "Такие циклы могут быть причиной рака печени, часто связанного с вирусной (гепатит С) инфекцией или поражением печени, вызванным алкоголем." Исследование также помогает объяснить так называемые вторичные раковые образования, которые иногда возникают у пациентов, излечившихся от первичного рака с помощью химиотерапевтических препаратов, вызывающих повреждение ДНК."
Полученные данные также будут информировать о продолжающейся разработке нового класса противораковых препаратов, называемых миметиками BH3. Эти препараты предназначены для уничтожения раковых клеток. "Хроническое воздействие таких препаратов может привести к гибели большого количества нормальных клеток, которые затем потребуется заменить," Профессор Штрассер сказал. "В определенных обстоятельствах это может способствовать развитию вторичного рака, особенно если пациенты получают лечение, такое как химиотерапия или гамма-излучение, которое может привести к вызывающим рак мутациям в стволовых клетках."