Ученые создали карту генов, которые помогают выживать раку

Мутации могут сделать из человека супергероя, которому не страшны ни болезни, ни травмы. В его венах течет «золотая» кровь. Он гиперпластичный, дышит разреженным воздухом и спит по четыре часа. Но так ли это безопасно?

Слово «мутация» в обычной жизни окрашено, как правило, не в самые радужные цвета. На ум приходят патологии, заболевания и другие неприятные изменения организма.

Однако мутации — это не добро или зло, но стандартный механизм природы. В живом организме такие изменения происходят постоянно. Клетки делятся все время и иногда делают это с ошибкой.

Большинство неточностей тут же находит такой механизм организма, как репарация, и моментально исправляет.

Геном — это совокупность всех хромосом. Каждая хромосома состоит из ДНК и белков. Гены образованы из группы последовательных нуклеотидов и расположены по всей молекуле ДНК.

Но иногда, по разным причинам, например, когда ошибок очень много, репарация оказывается бессильна, и «неправильные» клетки продолжают развиваться с поломкой.

Значительная часть мутаций обычно «вымывается» из популяции, как невыгодная: это делает естественный отбор, к тому же около 20% людей по разным причинам не оставляют потомства.

Однако некоторые мутации закрепляются, в одних случаях они приводят к врожденным болезням, в других — могут вывести человечество на новый этап развития.

«Если мутация дает какое-то явное преимущество, — увеличивает приспособленность, вероятность выжить, повышает плодовитость, делает организм более адаптированным, то обычно этот вариант вытесняет все остальные. Очень быстро, в течение нескольких поколений, он фиксируется в популяции, что поддерживается естественным отбором.

Вместо изменчивости, или иначе — полиморфизма генов, мы наблюдаем один вариант», — объясняет Константин Крутовский, профессор Гёттингенского университета (Германия), ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н. И.

Вавилова РАН, профессор кафедры геномики и биоинформатики Сибирского федерального университета.

Так случилось с нашими предками.

Ученые Калифорнийского университета (Сан-Диего, США) обнаружили, что 2–3 млн лет назад у гоминид, древних предков современных людей, случилась мутация гена CMAH, благодаря которой у них появилось больше мышц, потовых желез, а также возросла выносливость.

Эти новые особенности обеспечили первым людям доминирование над другими обитателями планеты: теперь они могли быстро бегать, причем на дальние расстояния, и охотиться днем в жару, когда другие хищники прятались в тени.

50 тыс. лет назад мигрировать из Африки на территорию современной Европы людям помогла мутация в гене ACTN3, кодирующем белок α-актинин-3. Благодаря ей предки европейцев смогли справиться с прохладным климатом, тело научилось обогревать само себя. Этот генотип редко встречается у этнических групп, живущих в жарких регионах: его имеет всего 1% кенийцев и нигерийцев.

Какие бывают мутации

Все мутации возникают спонтанно. От тех из них, что случаются без внешних воздействий, не застрахован абсолютно никто — даже самый здоровый человек, живущий в идеальном климате и питающийся правильной едой.

В другом случае клетка может мутировать под влиянием внешних факторов:

  • ультрафиолетового излучения, сильного нагрева или охлаждения;
  • различных химических веществ: например, пестицидов или мутагенных компонентов «вредной» еды;
  • действием биологических агентов: вирусов, например, кори и краснухи, бактерий и даже глистов.

Все эти изменения происходят в теле конкретного организма и касаются только его. Другое дело, когда мутации затрагивают половые клетки. Будущее потомство может унаследовать измененные гены, которые «поломались» у родителей.

Мутировавшие гены могут нести нейтральные, вредные и полезные последствия. Последних — меньше всего. Когда случается мутация, шансов, что она что-то улучшит, а не наоборот, — очень мало. Но бывают и счастливые исключения. В гене происходят изменения, которые дают человеку новую способность, помогающую лучше приспособиться или даже выжить в конкретной среде.

Полезные мутации — дар или наказание?

87% тибетцев имеют мутацию в гене EPAS1, позволяющую им комфортно дышать разреженным горным воздухом: высота Тибетского плато составляет 4 тыс. м над уровнем моря, и здесь на 40% меньше кислорода, чем на равнине.

Житель низины не смог бы так жить, у него развилась бы высотная болезнь: головные боли, быстрая утомляемость, детская смертность была бы гораздо выше, чем у жителей гор. У тибетцев нет ни одной из этих проблем. Однако часто такие особенности имеют изнанку.

В 1994 году стала известна история о людях со сверхпрочным скелетом: в Коннектикуте (США) из страшной автокатастрофы водитель вышел без единого перелома. Рентгеновские снимки показали аномально плотные кости. Мужчину отправили в Йельский костный центр где обнаружилось, что его кости плотнее скелета обычного человека такого же возраста в восемь раз.

Ученые создали карту генов, которые помогают выживать раку

Высокая плотность костей из-за мутации в гене LRP5, которая обычно ведет к остеопорозу ( New England Journal of Medicine)

Позже выяснилось, что никто из его родных никогда ничего себе не ломал и не жаловался на ушибы. Исследования ДНК выявили мутацию в гене LRP5, сделавшую этих людей невероятно устойчивыми к различным повреждениям и ударам. Однако мужчина пожаловался, что ему никогда не удавалось держаться на воде, он всегда считал себя слишком тяжелым для плавания.

«С одной стороны, такие плотные кости менее ломкие, и человеку комфортно жить, осознавая, что риск получить переломы и травмы минимален.

С другой стороны, такая плотность костей означает, что человек с большей вероятностью может утонуть, он менее плавучий, в отличие от того, у кого кости более полые», — объясняет Оксана Максименко, руководитель Центра высокоточного редактирования и генетических технологий для биомедицины ИБГ РАН.

Носители мутации G6PD-Mahidol487A, затрагивающей ген фермента G6PD, практически невосприимчивы к малярии. Изменение в структуре серповидноклеточного белка гемоглобина делает эритроцит устойчивым к малярийному плазмодию, передаваемому через укусы комаров.

Естественный отбор позаботился о том, чтобы особенность прижилась в Азии и Африке, страдающих от малярии. Это очень опасный для жизни недуг: в 2019 году от него скончались 274 тыс. детей в возрасте до 5 лет (67% от всех «малярийных» смертей в мире).

Однако, например, от 18% до 25% населения юго-восточной Азии эта болезнь не страшна. Ученые из Института Пастера (Франция) и Университета Махидол (Таиланд) провели крупномасштабное эволюционное и эпидемиологическое исследование и доказали, что мутация позволяет своим обладателям не заболеть от укуса заразного комара, ответственного за половину всех случаев малярии в регионе.

«То же самое с ВИЧ-инфекцией: мутация поддерживается естественным отбором в регионах с высокой инфицированностью.

Чтобы проникнуть внутрь клетки, вирус иммунодефицита должен присоединиться к рецептору, белку на поверхности, — говорит Константин Крутовский — У некоторых людей мутация в гене CCR5 изменила этот рецептор, и вирус не может к нему «прицепиться».

Вероятность проникнуть внутрь клетки и вызвать заболевание у таких людей очень низкая. Фактически 3–6 людей из 1 000 устойчивы к ВИЧ. У северных народов цифра повыше — 0,6%, у южных поменьше — 0,3%. Однако мутация может давать побочные эффекты, поскольку измененный рецептор на поверхности клетки — это не очень хорошо».

Побочным эффектом мутаций могут стать заболевания крови, например, серповидноклеточная анемия, которая несет целый ряд необратимых последствий: от детских ишемических инсультов, повреждения селезенки у взрослых, легочной гипертензии, почечной недостаточности до летальных исходов.

Мутация в генах SCN9A, SCN11A и PRDM12 куда более редка: известно о полутора сотнях носителей на всей планете. Ее обладатели совсем не чувствуют боли, как Эшлин Блокер из американского городка Паттерсон. Повреждения в генах влияют на нервы, несущие болевые сигналы в мозг.

Эшлин окунала руки в кипяток, сдирала кожу с ладоней под струей отцовской мойки высокого давления, два дня ходила со сломанной лодыжкой, была укушена сотней огненных муравьев и получила много других травм. Никакой боли при этом она не ощущала, зато на теле каждый раз оставались отметины и шрамы.

Ученые создали карту генов, которые помогают выживать раку

Будучи младенцем Эшлин чуть не откусила язык, когда у нее резались зубы ( из личного архива Тары Блокер)

Люди с такой мутацией редко доживают до 20 лет. Они могут погибнуть даже от аппендицита, потому что у них ничего не болит и проблему они замечают слишком поздно, когда уже началось смертельное воспаление. Эшлин Блокер сейчас 22 года, не так давно она попала в серьезное ДТП, отделавшись испугом.

Посмотреть эту публикацию в Instagram

На что еще способны современные мутанты

Однако не все полезные мутации настолько опасны для своих носителей. Часть из них дарит сверхспособности, ничем не угрожая взамен.

Исследование, проведенное Медицинской школой Университета Мэриленда в Балтиморе (США), показало, что 5% испытуемых имеют защитную мутацию гена APOC3, позволяющую есть жирную пищу без резкого скачка холестерина.

Это почти как родиться со встроенным препаратом, поддерживающим здоровье сердца.

У носителей мутации меньше кальцификации артерий, что указывает на более высокий уровень ЛПВП («хороший» холестерин) и более низкие триглицериды и ЛПНП («плохой» холестерин).

Одна из самых «свежих» мутаций, которая со временем может стать нормой, — полноценный сон 4 часа в сутки. «Малоспящие» чувствуют себя при этом отдохнувшими, не жалуются на недостаток сил и продуктивно работают.

В Калифорнийском университете в Сан-Франциско (США) исследовали таких людей и нашли у них мутацию в гене под названием ADRB1.

Те, кто уже живет по новым стандартам, очень довольны своим режимом сна и имеют возможность с пользой использовать дополнительное время.

  • У населения экваториальной зоны усиленно вырабатывается меланин — пигмент, защищающий от опасного солнечного света — ультрафиолет, избыток которого может вызвать рак кожи.
  • А еще некоторых мутации превратили в «резиновых» людей: их кожа может невероятно растягиваться, а суставы — гнуться в любую сторону, другим они подарили универсальную «золотую» кровь, которая при переливании подойдет пациенту с любой группой и резусом, даже детей мутации наделили мышцами физкультурника, причем без тренировок.
Читайте также:  Болезни зубов связаны с раком молочной железы

Ученые создали карту генов, которые помогают выживать раку

На фото Лиам Хекстра, которого гипертрофия мышц, связанная с миостатином, сделала очень мускулистыми ( dailymail.co.uk)

Можно ли искусственно создать супермена

В 2018 году в Китае впервые в истории человечества родились близнецы с намеренно измененным геномом. Искусственно введенная мутация должна была сделать новорожденных девочек Луну и Нану невосприимчивыми к ВИЧ-инфекции.

В обход официальных разрешений на эксперименты с человеческими эмбрионами, редактированием гена CCR5 занимался биолог Хэ Цзянькуй.

Однако результаты оказались совсем не такими, на какие рассчитывал ученый: его манипуляции не смогли точно воспроизвести защитную мутацию, а в «поправленном» гене возникли новые изменения, пока не изученные и отнюдь не полезные.

Мировая медицинская общественность раскритиковала биолога за нарушение врачебной и общечеловеческой этики.

Хэ Цзянькуй рассказывает о близнецах и своем эксперименте. Видео 2018 года

В 2019 году Хэ Цзянкуя признали виновным в нарушении государственного запрета на проведение экспериментов с человеческими эмбрионами, осудили на три года тюрьмы и оштрафовали на 3 млн юаней ($430 тыс.).

Генетическую карту рака используют для разработки новых методов лечения

Ученые создали карту генов, которые помогают выживать раку

Ученые максимально приблизились к созданию подробной карты генов, которые помогают выживать раковым клеткам. В ее основу лягут два массива данных, полученных в ходе генетического скрининга 725 моделей рака 25 разных типов, достоверность и соответствие которых были проверены в нескольких исследованиях.

Специалисты нескольких исследовательских институтов Великобритании сравнили достоверность и точность двух наборов данных, независимо оценивая методологию их создания и полученные результаты.

Их выводы, опубликованные в издании Nature Communications, свидетельствуют о том, что оба массива могут быть объединены для формирования крупнейшего генетического скрининга клеточных линий рака, который ляжет в основу Карты уязвимостей рака (Cancer Dependency Map), включающей около 1 000 моделей онкологических заболеваний. Масштаб этого объединенного массива данных поможет ускорить открытие и разработку новых лекарств от рака.

По словам авторов проекта, понимание взаимосвязи между генетическими изменениями, характерными для злокачественных клеток, и их уязвимостью позволяет ученым определять новые лекарственные мишени и генетические маркеры для подбора индивидуального лечения для конкретного пациента.

Цель проекта Cancer Dependency Map – каталогизировать и идентифицировать биомаркеры генетической уязвимости и чувствительности к лекарственным препаратам в сотнях моделей опухолей, чтобы ускорить разработку таргетных методов лечения. Он содержит два ключевых элемента: это картирование генов, критически важных для выживания раковых клеток, и аналитика полученных данных.

Несмотря на значительные успехи в исследованиях рака, для того чтобы сделать точную медицину широко доступной для онкологических больных, требуется много новых мишеней, на которые можно было бы воздействовать лекарственными препаратами. Чтобы найти эти мишени, авторы Cancer Dependency Map берут опухолевые клетки у пациентов для создания клеточных линий, которые можно выращивать в лаборатории.

Затем они используют технологию CRISPR-Cas9 для редактирования генов в этих раковых клетках, поочередно «выключая» их, чтобы оценить их важность для выживания злокачественного новообразования. Результаты этих экспериментов показывают, какие гены с наибольшей вероятностью могут стать перспективными мишенями для лекарств.

В новом исследовании ученые проанализировали данные двух недавно опубликованных генетических скринингов, проведенных с использованием CRISPR-Cas9 на клеточных линиях рака.

Несмотря на значительные различия в экспериментальных протоколах, команда обнаружила, что результаты скрининга были идентичны и не противоречили друг другу.

 Важно отметить, что в обоих наборах данных были обнаружены одни и те же гены, необходимые для выживания опухолей, известные как уязвимости.

Ученые создали карту генов, которые помогают выживать раку

«Оба скрининга были проведены с использованием слегка отличающихся протоколов; различия, в частности, касались продолжительности роста клеток и примененных реагентов, – поясняет ведущий автор исследования доктор Клэр Пачини из Центра изучения генома им. Сенгера.

– Чтобы проверить массивы данных каждого института, мы повторили генетический скрининг, применив протоколы, которые первоначально использовались второй командой.

Что важно, мы обнаружили одинаковые генетические уязвимости в каждом из них, а это означает, что определенные обеими командами новые мишени для лекарств согласуются друг с другом, то есть почти идентичны».

«Это первый анализ такого рода и он по-настоящему важен для всех ученых, занимающихся изучением рака, – говорит еще один участник исследования Авиад Черняк.

– Мы не только воспроизвели общие и специфические взаимозависимости между двумя массивами данных, но и взяли биомаркеры уязвимости генов, обнаруженные в одном наборе данных, и восстановили их в другом.

Наш анализ был беспристрастным, тщательным и доказывает достоверность как самого подхода, так и выявленных лекарственных мишеней».

В 2013 году результаты сравнения двух крупных фармакогеномных массивов данных с применением моделей рака, использованных в этом исследовании, вызвали обеспокоенность по поводу воспроизводимости проведенных экспериментов.

Дальнейший независимый анализ в конечном итоге доказал, что эти два источника корректны и достоверны, восстанавливая уверенность в надежности крупномасштабных лекарственных скринингов, но этот эпизод замедлил прогресс в исследованиях рака.

Нынешнее исследование подтверждает возможность воспроизведения функциональных генетических скринингов с помощью CRISPR-Cas9, что исключает любые сомнения в их эффективности. Оно устанавливает строгие стандарты оценки этих новых типов наборов данных, облегчая сравнение и интеграцию больших баз данных, касающихся уязвимости опухолей.

«Стоит понимать, что, когда эти массивы данных были первоначально созданы, мы имели дело с новой, непроверенной технологией.

Это исследование важно, потому что оно демонстрирует надежность экспериментальных методов и достоверность полученных с их помощью данных, – отмечает доктор Франческо Иорио из Центра изучения генома им. Сенгера.

– Это также значит, что два больших набора данных об уязвимости раковых клеток, которые мы проанализировали, совместимы. Объединив их, мы сможем обеспечить гораздо большую статистическую мощность исследования, чтобы сузить список мишеней для создания противораковых препаратов следующего поколения».

Ученые узнали, какие гены помогают раковым клеткам попадать в мозг

Исследование позволит разработать новые способы профилактики и лечения онкологических и других тяжелых заболеваний

Международная группа ученых, в которую вошел сотрудник Сеченовского университета, выяснили, как раковые клетки попадают в мозг. Исследователи проанализировали научные работы, изучив 44 белка, помогающих патогенным клеткам преодолевать специальную защиту.

Ученые опубликовали статью в журнале Trends in Cancer, в которой изложили, как белки влияют на образование метастазов, а также рассказали о генах, кодирующих такие белки.

Ткани мозга нуждаются в большом количестве питательных веществ и кислороде. Однако у каждого человека есть система защиты, которая не позволяет проникать вредным соединениям и клеткам. Она представляет собой специальную оболочку, которая покрывает сеть кровеносных сосудов, через которые питательные вещества попадают в мозг. Такая структура называется гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ).

Защитную систему можно назвать надежной. ГЭБ пропускает не более 2% «плохих» молекул, однако иногда раковые клетки все же проникают в мозг и образуют метастазы. Ученые объясняют, что пройти сквозь защиту помогают белки и гены, которые их кодируют.

Раковые клетки могут попадать в мозг как через плотные контакты между клетками оболочки сосудов, так и через сами клетки. В первом случае клетки выделяют ферменты и микроРНК для нарушения структуры плотных контактов, что влияет на проницаемость ГЭБ.

Один из таких ферментов — катепсин С. Он разрушает белки плотных контактов, а его ингибиторы могут подавлять рост метастазов при раке молочной железы.

Существуют и иные ферменты, которые помогают раковым клеткам попадать к мозгу и другим органам при различных онкологических патологиях. МикроРНК позволяют патогенным клеткам «общаться» друг с другом, а также воздействовать на белки ГЭБ.

Например, miR-105 воздействует на белок ZO-1, облегчая образование метастазов при раке груди, а miR-143-3p может повышать проницаемость защитной системы при раке легкого.

Во втором случае раковые клетки проходят сквозь ГЭБ через клетки. Это происходит благодаря белкам клеточной стенки интегринам и разным ферментам. Исследователи при некоторых видах рака фиксировали повышенное содержание интегринов αvβ3 и αvβ8.

Скорее всего, эти соединения участвуют в образовании метастазов в мозге и являются биомаркером заболевания.

Также ученые обнаружили, что в метастазах у большинства пациентов с меланомой синтезируется интегрин VLA-4, который позволяет раковым клеткам связываться с клетками ГЭБ и проникать в мозг.

Ученым важно понимать, как именно патогенные клетки преодолевают защиту, поскольку ГЭБ часто не пропускает лекарственные средства, что значительно осложняет лечение онкологических заболеваний.

«Мы хотели систематизировать экспериментальные и клинические исследования белков и микроРНК, которые обеспечивают миграцию опухолевых клеток в головной мозг. Оказалось, что их продукция типична для целого ряда метастазов, в то время как большая часть клеточных молекул, описанных в литературе, уникальна для того или иного вида опухолей.

Таким образом, возможность регулирования генов, стимулирующих миграцию опухолевых клеток в головной мозг, может быть задачей для терапии с целью снижения формирования внутримозговых метастазов в будущем», — объяснил один из авторов работы, ведущий научный сотрудник Института регенеративной медицины Сеченовского университета Илья Уласов.

Детальное изучение механизмов проникновения раковых клеток в мозг поможет врачам в будущем разработать новые методы профилактики и лечения не только рака, но и инсульта, болезни Альцгеймера, при которых также нарушается целостность ГЭБ.

Читайте также:  Неоплазия: что это такое? Как предотвратить рецидив неопластического процесса в кишечнике? Липома кишечника

Ученые создали карту генов, которые помогают выживать раку

Найден способ отключить функцию гена, способствующего распространению рака

Ученые надеются опробовать его на человеке через два-три года.

Исследователи из Принстонского университета открыли соединение, которое нацелено на ген, являющийся центральным звеном в метастазах многих основных видов рака.

«Представьте, что вы можете вылечить рак, воздействуя на один крошечный ген.

Представьте, что один и тот же ген присутствует во всех основных формах рака, включая рак груди, простаты, легких, печени и толстой кишки.

Представьте, что этот ген не важен для здоровой жизнедеятельности, поэтому вы можете атаковать его с небольшим количеством отрицательных побочных эффектов или без них», – пишут исследователи из Принстона.

Биолог-онколог Ибинь Канг провел более 15 лет, исследуя малоизвестный, но смертельный ген под названием MTDH, или метадгерин, который вызывает метастазы рака и который теперь можно отключить у мышей и в тканях человека с помощью целевых экспериментальных исследований. Предполагается, что через несколько лет этот метод может привести к прорыву в борьбе с раковыми заболеваниями. 

«MTDH важен для большинства основных видов рака человека, но не важен для нормальных клеток, и его можно устранить без явных побочных эффектов. В двух статьях, которые мы публикуем сегодня, мы идентифицируем соединение, показываем, что оно эффективно против рака, и показываем, что оно очень, очень эффективно в сочетании с химиотерапией и иммунотерапией».

В течение многих лет Канг работал над изучением метастазов рака.

Метастазы, то есть злокачественные клетки, отделившиеся от первичного новообразования и перенесенные с током крови или лимфы в другие участки тела, позволяют раку распространяться и делают болезнь смертельной.

Например, известно, что, тогда как 99% пациенток с раком молочной железы выживают через пять лет после постановки диагноза, только 29% из них останутся в живых, если рак дал метастазы.

Новое открытие берет свое начало в исследовании 2004 года, в ходе которого ученые из Принстона определили ген метадгерин, причастный к метастатическому раку груди.

Затем в статье 2009 года Канг показал, что ген был амплифицирован и продуцировал аномально высокие уровни белков MTDH примерно в трети опухолей рака молочной железы, и он играет центральную роль не только в процессе метастазирования, но и в устойчивости этих опухолей к химиотерапии.

«Было много волнений.

«Ого! Мы обнаружили ген метастазирования, связанный с плохими результатами у пациентов! Но что дальше? Можем ли мы нацеливаться на него?» Это был важный вопрос, потому что в то время никто не знал, как работает этот малоизвестный ген. Он не имел ничего общего с каким-либо другим известным человеческим белком. Мы не знали, важен ли он для нормальной физиологии», – Ибинь Канг.

Последующие исследования продолжали проливать свет на важность гена MTDH в развитии рака.

В экспериментах над мышами выяснилось, что у грызунов с отключенным геном MTDH рак молочной железы образовывал гораздо меньше опухолей, а те опухоли, которые образовались, не давали метастазы.

Затем было обнаружено, что то же самое верно в отношении рака простаты, рака легких, колоректального рака, рака печени и многих других видов рака.

«Мыши без гена MTDH могли расти, размножаться и нормально жить, поэтому мы знали, что он станет отличной мишенью для лекарств», – говорит Кан. 

Кристаллическая структура MTDH показывает, что белок имеет пару выступов, похожих на пальцы, которые сцепляются с двумя отверстиями на поверхности другого белка, называемого SND1. По словам Канга, это «похоже на два пальца, воткнутые в отверстия шара для боулинга», и ученые подозревали, что, если нарушить эту связь, это будет иметь огромное значение для смягчения вредного воздействия MTDH.

«Мы знали по кристаллической структуре, какова форма замочной скважины, поэтому продолжали искать, пока не нашли ключ», – Ибинь Канг.

Команда провела два года в поиске подходящих молекул, чтобы заполнить эти «дыры» и, наконец, наткнулась на соединение, которое ученые назвали «серебряной пулей». Полученное соединение закрывает пустоты и предотвращает блокировку белков с глубоким противораковым действием, которое напоминает те, которые наблюдались у мышей с дефицитом MTDH.

«В 2014 году мы показали, что происходит, если вы обезоруживаете ген при рождении.

На этот раз мы показываем, что после того, как опухоль уже полностью переросла в полномасштабный, опасный для жизни рак, мы можем устранить функцию этого гена.

Мы обнаружили, что независимо от того, делаете ли вы это генетически или фармакологически, используя наше соединение, вы добиваетесь одного и того же результата», – уверяет Канг.

Ученые говорят, что MTDH способствует развитию рака двумя основными способами: помогая опухолям переносить стресс от химиотерапии и заглушая сигнал тревоги, который обычно подают органы, когда опухоль поражает их. Взаимодействуя с белком SND1, он не дает иммунной системе распознавать сигналы опасности, обычно генерируемые раковыми клетками, и, следовательно, не дает ей атаковать их.

«Теперь с помощью этого препарата мы снова активируем систему сигнализации.

В нормальных тканях здоровые клетки обычно не подвергаются стрессу и не передают сигналы, которые иммунная система может распознать как чужеродные, поэтому для нормальных тканей MTDH не важен.

По сути, MTDH – это квинтэссенция «гена пригодности к раку», который исключительно необходим злокачественным клеткам для выживания и процветания», – Ибинь Канг.

В настоящее время команда работает над усовершенствованием соединения, надеясь улучшить его эффективность в нарушении связи между MTDH и SND1 и снизить требуемую дозировку. Они надеются приступить к клиническим испытаниям на людях через два-три года.

Ученые нашли способ отключить ген, вызывающий распространение рака

Если устранить ген метадгерин, то риск заболеть одной из многочисленных форм онкологических заболеваний будет сведен к минимуму, а то и исчезнет вовсе. Но для старта испытаний на людях требуется еще время.

Стоит отметить, что открытие, о котором заявили ученые университета в Принстоне, не является таким уж и новым. Просто сфера раковых заболеваний и их связь с генетикой настолько важна и сложна, что требует колоссального временного запаса, чтобы избежать критических ошибок.

Все началось в 2004 году, когда специалисты Принстонского университета определили, что именно ген метадгерин влияет на распространение метастаз рака груди.

Еще через пять лет биолог-онколог Ибинь Канг сумел продемонстрировать что почти треть раковых опухолей содержат белки этого гена, что позволяет ему играть ключевую роль не только в распространении онкологического заболевания, но и в устойчивом противостоянии рака процедуре химиотерапии.

Исследованию смертельного гена Канг посвятил более 15 лет жизни, что позволило ему сделать определенные выводы, подтвержденные научными данными.

В частности, было установлено, что благодаря метастазам, онкология с одного органа может легко распространяться по всему телу, поражая всё новые органы.

Например, почти 99% женщин, страдающих от рака молочных желез, могут прожить более пяти лет с данным диагнозом, но если рак начинает выделять метастазы, то лишь 30% из зараженных способны выжить.

Обнаружение метадгерина вызвало воодушевление ученых. Но что делать дальше? Как его победить, и можно ли этот ген уничтожить без вреда организму? Именно поиски ответов на эти и другие важные вопросы потребовали времени.

Сейчас, по словам Ибинь Канга, понятно, что ген имеет особую важность для поражения раком органов человека, но не влияет на жизнеспособность и деятельность нормальных клеток.

Таким образом, его можно удалить без особого вреда и последствий.

Ученым удалось определить соединение, которое и будет направлено на борьбу с данным геном. В том числе, оно способно благоприятно воздействовать на человеческий организм в совместной работе с химио- и иммунотерапией.

Как считают ученые, при эффективном воздействии на метадгерин можно решить проблему образования практически всех основных форм онкологических заболеваний.

Конечно, это может привести к некоторым побочным явлениям, но жизнь человека будет спасена.

На данный момент были проведены многочисленные эксперименты на грызунах. Их результаты превзошли все ожидания. Попадая в организм зараженной мыши, соединение закрывает пустоты в кристаллической структуре метадгерина, что приводит к образованию меньшего количества опухолей и прекращению распространения метастаз.

При этом мыши с «отключенным» геном могли спокойно расти и размножаться, их физиология не претерпела изменений.

По мнению специалистов Принстона, если в 2014 году удалось обнаружить способ дезактивировать опасный ген при рождении человека, то сейчас появился уникальный шанс «отключить» его после образования раковой опухоли, что расширяет сферу применения полезного соединения.

Как считает один из авторов исследования Ибинь Канг, препарат, полученный учеными, позволяет снова включить систему сигнализации организма, которая как раз и отключается под воздействием гена, заглушая сигналы тревоги.

Соединение, разработанное учеными, делает более четкими сигналы, подаваемые при поражении органов опухолью. Это позволит обнаруживать онкологические заболевания на ранних стадиях и эффективно бороться с ними.

После того как специалисты закончат работу над усовершенствованием полезного соединения и установят необходимую минимальную дозировку, можно будет провести клинические испытания на людях.

Источник: https://bigmeh.ru/?p=2301

Обнаружено, что способ роста раковых опухолей влияет на их генетику

Исследователи из Института Фрэнсиса Крика, UCL, The Royal Marsden NHS Foundation Trust и Института исследования рака в Лондоне разработали компьютерную модель для анализа того, как способ роста опухолей влияет на их генетический состав. Используя эту новую модель, они выявили связь между ростом и формой опухоли, а также тем, как быстро может прогрессировать рак у пациента.

Читайте также:  Тонкоигольная аспирационная биопсия: описание процедуры в онкологической клинике

Когда раковые клетки мутируют, некоторые из них получают преимущество за счет мутаций, которые повышают вероятность их выживания, деления и создания группы «более приспособленных» клеток. Эта группа может конкурировать с другими и стать доминирующей, например, если они эволюционировали, чтобы выжить в условиях недостатка питательных веществ или кислорода.

Этот процесс эволюции опухоли очень сложен и зависит от многих факторов, в том числе от того, как растет опухоль. Однако он не до конца изучен.

В своем исследовании, опубликованном в журнале Nature Ecology and Evolution, ученые использовали компьютерную модель для изучения двух типов роста опухоли в раке почки: когда рост идет по всей опухоли — «модель объемного роста» и когда рост ограничен поверхностью — «модель поверхностного роста».

В модели объемного роста имели место два сценария. В одних случаях в опухоли на ранней стадии возникала одна «подходящая» группа генетически родственных раковых клеток. В других случаях в опухоли не появлялась новая «подходящая» группа, а исходная группа родительских раковых клеток оставалась доминирующей.

В модели поверхностного роста наблюдалось обширное генетическое разнообразие с формированием на поверхности различных групп «подходящих» клеток. Команда предполагает, что это создает конкурентную среду, в которой различные группы клеток вынуждены развиваться быстрее.

Сяо Фу, первый автор и постдокторский научный сотрудник лаборатории биомолекулярного моделирования в Крик, сказал, что они «взяли две разные модели роста и выявили разительные различия в том, как опухоли развиваются во времени и в пространстве. Это трудно сделать с реальной тканью, так как для этого необходимо неоднократно брать несколько биопсий из различных частей опухоли». Эти результаты — только начало того, что мы надеемся обнаружить с помощью этой модели».

Исследователи проверили свою модель, используя данные 66 опухолей, проанализированных в ходе исследования TRACERx Renal. Сопоставив модель и данные по опухолям, они обнаружили, что различные темпы прогрессирования опухолей в реальном мире соответствуют различным моделям роста. 

Например, опухоли, которые быстро прогрессировали, соответствовали модели объемного роста, в которой одна «подходящая» группа клеток присутствовала с самого начала. В то время как случаи, которые не прогрессировали, соответствовали модели объемного роста, где родительская группа клеток оставалась доминирующей.

Модель также позволила понять, как различные типы роста влияют на форму опухолей. Опухоли объемного роста росли наружу в более последовательной форме, а опухоли поверхностного роста демонстрировали выпуклости на поверхности, где росли «более приспособленные» группы.

«Ннтересно то, как эта структурная информация может быть использована в качестве окна в эволюцию опухоли.

Необходимы дополнительные исследования, но эта информация может быть использована для определения типа роста опухоли, например, если при рентгенологической визуализации ранней опухоли видны выпуклости, это означает, что, скорее всего, опухоль растет поверхностно. Эта информация может помочь в информировании медицинских бригад и принятии решений о лечении

Исследователи также использовали свою модель для анализа влияния некроза — гибели тканей внутри опухоли — на ее эволюцию. Когда некроз присутствовал в модели поверхностного роста, опухоли быстро развивали более «приспособленные» группы генетически различных клеток.

Самра Турайлич, автор и руководитель группы в Лаборатории динамики рака Крика и консультант-онколог в The Royal Marsden NHS Foundation Trust, сказал, что «наиболее важные наблюдения, касающиеся поведения рака, получены при анализе опухолей пациентов, поскольку они отражают временные масштабы и сложность фактической эволюции рака. Однако каждый случай эволюции рака у пациента уникален, его нельзя перемотать назад и повторить, поэтому трудно предсказать, насколько вероятно, что опухоли пойдут по определенным путям.

«Именно здесь математическое моделирование может стать мощным инструментом, который поможет нам понять, как возникают закономерности, которые мы наблюдаем в реальных опухолях.

Обоснованные математические модели в сочетании с подробными клиническими, молекулярными, гистологическими и рентгенологическими данными реальных опухолей могут привести к важнейшим открытиям, которые принесут пользу пациентам»

Рак поджелудочной: найдены спасительные гены — Газета.Ru

Выживаемость при раке поджелудочной железы определяют четыре гена, выяснили ученые. Мутации в них уменьшают шансы выжить, и чем больше генов поражено, тем шансы ниже.

Группа исследователей из США выяснила, какие гены определяют выживаемость пациентов с раком поджелудочной железы. Исследование позволит делать более точные прогнозы при заболевании. Результаты были опубликованы в журнале JAMA Oncology.

Рак поджелудочной железы — один из самых коварных и смертельных видов онкологических заболеваний. По оценкам Национального института онкологии США, 2017 год пополнит статистику еще более чем 53 тыс. новых случаев рака поджелудочной железы и более 43 тыс. смертей от него.

  • Болезнь стала причиной смерти многих известных людей, среди которых – основатель компании Apple Стив Джобс, оперный певец Зураб Соткилава, британские актеры Джим Херт и Алан Рикман, астронавт NASA Пирс Селлерс и многие другие.
  • Аденокарцинома — самый распространенный тип опухоли поджелудочной железы, она встречается в 80% случаев.
  • До сегодняшнего дня наличие связи между генетическими особенностями пациента и развитием заболевания не были установлены.

Материалом для исследования послужили ткани опухолей 356 пациентов, многие из которых проходили лечение в больницах при исследовательских институтах, в том числе при Рочестерском университете и Стэнфордском институте онкологии. Ученые извлекали ДНК из тканей опухолей и из прилежащих здоровых тканей.

Исследователи обратили внимание на активность генов KRAS, CDKN2A, SMAD4 и TP53. Как показал анализ, у пациентов, у которых 3-4 этих гена были изменены, общая выживаемость была хуже, а ремиссия — короче по сравнению с теми, у кого были изменены до двух генов.

В частности, годовая выживаемость у пациентов с мутациями 1-2 генов составляла 14,1%, а среди тех, у кого мутации были выявлены в четырех генах — лишь 8,2%. В целом изменение каждого из генов снижало двухлетнюю выживаемость на 6-20%, пятилетнюю — почти до 50%.

«Исследование помогает нам понять, как молекулярные особенности рака поджелудочной железы влияют на индивидуальный прогноз для пациента, дает нам информацию для работы с пациентами и, что важно, материал для дальнейших исследований», — отмечает доктор Арам Хезель, один из авторов работы и специалист по раку поджелудочной железы.

Рак поджелудочной железы агрессивен, а коэффициент выживаемости пациентов довольно низок. У тех пациентов, которые решились на оперативное лечение, шансы несколько выше, наилучший результат дает сочетание химиотерапии и операции.

Однако использование генетических данных позволит наиболее точно спрогнозировать, как будет развиваться болезнь у отдельно взятого пациента, поясняет Хезель.

Одна из опасностей рака поджелудочной железы в том, что он не обладает специфичными симптомами, поэтому опухоли зачастую обнаруживаются лишь на поздней стадии. Тем не менее существует ряд общих симптомов, которые могут свидетельствовать о заболевании и служат поводом провести диагностику.

Среди них боли в животе и спине, необъяснимая потеря веса, расстройство желудка, изменение поведения кишечника (например, образование фекалий, которые не тонут), потеря аппетита, затрудненное глотание, желтуха и недавно выявленный диабет.

Для ранней диагностики рака поджелудочной железы в этом году ученые предложили новый эффективный способ. Анализ основан на выявлении пяти белков, характерных для опухоли.

Эти белки содержатся в везикулах — крошечных пузырьках, образованных клетками опухоли и циркулирующих в кровотоке. В них также был обнаружен и соответствующий опухоли генетический материал.

Определение осуществляется с помощью золотых наночастиц, которые связываются с везикулами опухоли. При этом светоизлучающие свойства частиц изменяются, что и позволяет обнаружить рак.

  1. Точность метода составила 84%, и теперь ученые надеются, что с его помощью можно будет выявлять и предраковые состояния.
  2. Интересный метод предложили ученые из Вашингтонского университета —
  3. они разработали мобильное приложение, которое позволит людям проводить самостоятельный скрининг на рак поджелудочной железы и другие заболевания с помощью селфи.

Работа приложения основана на выявлении повышенного содержания билирубина в белковой оболочке глаза. Билирубин — один из главных компонентов желчи в организме человека.

Повышение содержания билирубина в тканях, обусловленное заболеваниями поджелудочной железы, приводит к появлению желтоватого оттенка.

Приложение с точностью в 88% позволяет фиксировать изменения еще до того, как они станут видны невооруженным глазом.

А специалисты из Университета Южной Калифорнии нашли способ предотвратить развитие опухолей. Согласно их исследованию, проведенному на генетически модифицированных мышах с риском развития рака поджелудочной железы в 90%,

уменьшения выработки в организме глюкозорегулируемого белка GRP78 в два раза достаточно, чтобы сдержать развитие рака на начальной стадии.

Так как для роста раковых клеток необходим высокий уровень этого белка, уменьшение его количества вызывает их гибель. В данное время ведется разработка препаратов, способных снизить выработку белка. Подавляющие его выработку соединения присутствуют в определенных продуктах питания, например в сое и зеленом чае, но не в тех количествах, которые способны остановить рак.

Оставьте комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector