Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований?

Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований?

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс (HEnrietta LAcks), которая вскоре после этого умерла. Но культура клеток убившей ее опухоли оказалась незаменимым инструментом для ученых.

В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одна из самых известных — HeLa.

Эти клетки, имитирующие организм человека in vitro («в пробирке»), «вечны» — они могут бесконечно делиться, результаты исследований с их использованием достоверно воспроизводятся в разных лабораториях.

На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных веществ, от простых неорганических до белков и нуклеиновых кислот; они неприхотливы в культивировании и хорошо переносят заморозку и консервацию.

Генриетта Лакс

Генриетта Лакс была красивой чернокожей американкой. Она жила в небольшом городке Тернер в Южной Виргинии вместе с мужем и пятью детьми.

1 февраля 1951 года Генриетта обратилась в госпиталь Джонса Хопкинса — ее беспокоили странные выделения, которые она периодически обнаруживала на своем нижнем белье. Медицинский диагноз был страшен и беспощаден — рак шейки матки.

Восемь месяцев спустя, несмотря на хирургию и радиотерапию, она умерла. Ей был 31 год.

Пока Генриетта лежала в госпитале Хопкинса, лечащий врач отправил полученные с помощью биопсии клетки опухоли на анализ Джорджу Гею — руководителю лаборатории исследования клеток тканей в госпитале Хопкинса. В то время культивирование клеток вне организма было только на стадии становления, и главной проблемой была неизбежная гибель клеток — после определенного количества делений вся клеточная линия погибала.

Оказалось, что клетки, обозначенные «HeLa» (акроним имени и фамилии Генриетты Лакс), размножались гораздо быстрее клеток из нормальных тканей.

Кроме того, злокачественная трансформация сделала эти клетки бессмертными — у них отключилась программа подавления роста после определенного количества делений.

In vitro такого прежде не происходило ни с какими другими клетками. Это открывало небывалые перспективы в биологии.

Действительно, никогда до этого момента исследователи не могли считать результаты, полученные на клеточных культурах, полностью достоверными: все опыты проводились на разнородных клеточных линиях, которые в конце концов погибали — иногда даже прежде, чем удавалось получить какие-нибудь результаты.

И тут ученые стали обладателями первой стабильной и даже вечной (!) клеточной линии, адекватно имитирующей свойства организма. А когда обнаружилось, что клетки HeLa способны пережить даже пересылку по почте, Гей разослал их своим коллегам по всей стране. Очень скоро спрос на клетки HeLa вырос, и их растиражировали в лабораториях по всему миру.

Они стали первой «шаблонной» клеточной линией.

Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований?

Так получилось, что Генриетта умерла именно в тот день, когда Джордж Гей выступал перед телевизионными камерами, держа в руках пробирку с ее клетками. Он заявил, что началась эпоха новых перспектив в поиске лекарств и медико-биологических исследованиях.

Почему ее клетки так важны?

И он был прав. Линия клеток, идентичная во всех лабораториях мира, позволила быстро получать и независимо подтверждать всё новые и новые данные. Можно смело сказать, что гигантский прыжок молекулярной биологии в конце прошлого века был обусловлен возможностью культивировать клетки in vitro.

Клетки Генриетты Лакс стали первыми бессмертными человеческими клетками, которые когда-либо были выращены на искусственной питательной среде. HeLa научили исследователей культивировать сотни других линий раковых клеток.

И хотя в последние годы приоритет в этой области смещается в сторону культур клеток нормальных тканей и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (за открытие метода возвращения клеток взрослого организма в эмбриональное состояние японский ученый Синья Яманака получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2012 года), тем не менее раковые клетки остаются общепринятым стандартом в медико-биологических исследованиях. Основное преимущество HeLa — неудержимый рост на простых питательных средах, что позволяет проводить масштабные исследования при минимуме затрат.

Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований?

С момента смерти Генриетты Лакс клетки ее опухоли непрерывно использовались для исследования молекулярных закономерностей развития самых разных заболеваний, в том числе рака и СПИДа, для изучения воздействия радиации и токсичных веществ, составления генетических карт и огромного количества других научных задач.

В мире биомедицины клетки HeLa стали столь же известны, как лабораторные крысы и чашки Петри. В декабре 1960 года клетки HeLa первыми полетели в космос в советском спутнике. Даже сегодня поражает размах экспериментов, проводившихся тогда советскими генетиками в космосе.

Результаты показали, что HeLa хорошо себя чувствуют не только в земных условиях, но и в невесомости.

Без клеток линии HeLa стала бы невозможной разработка вакцины против полиомиелита, созданной Джонасом Солком. Кстати, Солк был настолько уверен в безопасности полученной вакцины (ослабленного вируса полиомиелита), что в доказательство надежности своего лекарства вколол вакцину себе, своей жене и троим детям.

С тех пор HeLa использовали и для клонирования (предварительные опыты по пересадке клеточных ядер перед клонированием знаменитой овцы Долли проводились на HeLa), для отработки методов искусственного оплодотворения и тысяч других исследований (некоторые из них приведены в таблице).

Помимо науки..

Личность самой Генриетты Лакс долгое время не афишировалась. Для доктора Гея, конечно, происхождение клеток HeLa не было тайной, но он полагал, что конфиденциальность в этом вопросе является приоритетом, и в течение многих лет семья Лакс не знала, что клетки Генриетты прославились на весь мир. Тайна раскрылась только после смерти доктора Гея в 1970 году.

Напомним, что стандарты стерильности и техники работы с клеточными линиями в то время только зарождались, и некоторые ошибки всплывали лишь спустя годы.

Так и в случае с клетками HeLa — через 25 лет ученые выяснили, что множество используемых в исследованиях клеточных культур, происходящих из других типов тканей, включая клетки рака молочной и предстательной желез, оказались зараженными более агрессивными и живучими клетками HeLa.

Оказалось, что HeLa могут перемещаться с частицами пыли в воздухе или на недостаточно тщательно вымытых руках и приживаться в культурах других клеток. Это вызвало большой скандал.

В надежде решить проблему путем генотипирования (секвенирование — полное прочтение генома — в то время пока еще только планировалось как грандиозный международный проект), одна группа ученых разыскала родственников Генриетты и попросила образцы ДНК семьи, для того чтобы составить карту генов. Таким образом тайное и стало явным.

Кстати, американцы и сейчас переживают больше по поводу того, что семья Генриетты так и не получила компенсацию за использование клеток HeLa без согласия донора.

По сей день семья живет в не очень-то хорошем достатке, и материальная помощь была бы очень кстати.

Но все запросы упираются в глухую стену — ответчиков давно уж нет, а Медицинская академия и другие научные структуры предсказуемо не желают обсуждать эту тему.

Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований?

11 марта 2013 года масла в огонь подлила новая публикация, где были представлены результаты полного сиквенса генома клеточной линии HeLa.

Опять же, эксперимент был проведен без согласия потомков Генриетты, и после непродолжительных этических споров полный доступ к геномной информации был разрешен только для профессионалов.

Тем не менее, полный геномный сиквенс HeLa имеет огромное значение для последующих работ, позволяя использовать клеточную линию в будущих геномных проектах.

Реальное бессмертие?

Злокачественная опухоль, убившая Генриетту, сделала ее клетки потенциально бессмертными.

Хотела ли эта женщина бессмертия? И получила ли она его? Если задуматься, возникает фантастическое ощущение — часть живого человека, искусственно размноженная, терпит миллионы испытаний, «пробует на вкус» все лекарства перед тем, как они попадут в испытания на животных, раздраконивается до самых что ни на есть основ молекулярными биологами во всем мире…

Конечно, всё это не имеет никакого отношения к «жизни после жизни». Глупо полагать, что в клетках HeLa, беспрестанно мучимых ненасытными учеными, существует хоть какая-то частичка души несчастной молодой женщины. Тем более что человеческими эти клетки можно считать лишь отчасти.

В ядре каждой клетки HeLa — от 76 до 82 хромосом из-за происшедшей в процессе озлокачествления трансформации (нормальные человеческие клетки содержат 46 хромосом), и эта полиплоидность периодически вызывает споры о пригодности клеток HeLa как модели человеческой физиологии.

Было даже предложено выделить эти клетки в отдельный, близкий человеку вид, под названием Helacyton gartleri, в честь Стенли Гартлера, исследовавшего эти клетки, однако всерьез это сегодня не обсуждается.

Тем не менее исследователи всегда помнят об ограничениях, которые необходимо иметь в виду.

Во-первых, HeLa, несмотря на все изменения, всё еще остаются человеческими клетками: все их гены и биологические молекулы соответствуют человеческим, а молекулярные взаимодействия в подавляющем большинстве случаев идентичны биохимическим путям здоровых клеток.

Во-вторых, полиплоидия делает эту линию более удобной для геномных исследований, так как количество генетического материала в одной клетке увеличено, и результаты получаются более четкими и контрастными.

В-третьих, широкое распространение клеточных линий по миру позволяет без проблем повторять опыты коллег и использовать опубликованные данные как фундамент для собственных исследований.

Установив основные факты на модели HeLa (а все помнят, что это хоть удобная, но только модель организма), ученые пытаются повторить их на более адекватных модельных системах. Как видно, HeLa и подобные им клетки представляют собой фундамент для всей науки и сегодня. И, несмотря на этические и моральные споры, сегодня хочется почтить память этой женщины, поскольку ее невольный вклад в медицину неоценим: клетки, оставшиеся после нее, спасли и продолжают спасать больше жизней, чем это может сделать любой врач.

Благодарим портал biomolecula.ru за помощь в подготовке статьи

См. также:
Ребекка Склут «Бессмертная жизнь Генриетты Лакс».

«К нам обращаются те, кому уже никто не может помочь»: Пётр Чумаков о лечении рака с помощью вирусов

Российские учёные создали ряд модифицированных вирусов, которые вызывают гибель раковых клеток. Новая методика успешно испытывается на людях, которым не помогают другие методы лечения, заявляют исследователи. RT побеседовал с автором метода, членом-корреспондентом РАН, профессором и главным научным сотрудником Института молекулярной биологии РАН Петром Чумаковым.

— Пётр Михайлович, не могли бы вы рассказать, в чём заключается суть вашего метода?

— Есть вирусы, которые могут подавлять рак. Они обладают онколитическими свойствами. И они безвредны для здоровья человека. Этот способ лечения практически не даёт побочных эффектов.

Возможно только кратковременное повышение температуры, что является положительным признаком, говорящим о том, что вирус в организме прижился и оказывает реакцию.

Это легко снимается обычными жаропонижающими средствами. 

— Когда метод станет широко применяться в практической медицине? 

— Сейчас основная наша задача — сертифицировать те препараты, которые у нас есть. Эта работа поддерживается Минздравом и Минобрнауки. У нас есть несколько грантов, по которым мы испытываем эти препараты. Мы делаем новые варианты онколитических вирусов с усиленными свойствами.

Читайте также:  Т-клеточная лимфома кожи: лечение Т-клеточной лимфомы кожи, Т-лимфома кожи

Скоро должны начаться доклинические испытания в институте имени Смородинцева в Санкт-Петербурге. Мы уже передали туда препараты. Врачи говорят, что на испытания уйдёт месяцев пять-шесть.

Учитывая ситуацию с коронавирусом, я думаю, что в начале 2021 года испытания могут быть закончены и тогда мы уже сможем договариваться с клиниками о проведении клинических испытаний.

— Что собой представляет препарат, который должен пройти испытания?

— Препарат — это живой вирус, который выращивается на культурах клеток. Это лекарство нового типа, которого не нужно много. Важно, чтобы он попал в организме в те клетки, которые чувствительны к нему. А дальше он сам размножается.

То есть лекарство само себя воспроизводит уже в том месте, где оно нужно. Это раствор, 100 млн вирусных частиц в 1 мл.

 Но самая большая проблема в этом лечении — это способ доставки вируса в опухоль, в случае с глиобластомой — в мозг, в ту область, где находится опухоль.

Если препарат ввести просто внутривенно, то очень небольшая часть вируса может попасть в опухоль. В кровотоке есть неспецифические факторы, которые этот вирус быстро инактивируют. Кроме того, в мозгу есть гематоэнцефалический барьер, который препятствует попаданию туда всяких нежелательных агентов, в том числе и вирусов. Поэтому вирусу очень трудно добраться до опухоли.  

Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований?

— Как вы смогли решить эту проблему?

— Мы разработали другой способ доставки — с помощью иммунных клеток самого пациента. Для этого берётся кровь пациента, оттуда выделяются компоненты так называемой белой крови — лейкоциты. Они содержат очень много разных типов клеток.

Чтобы выделить нужные для нас клетки, которые могут направленно идти в опухоль, мы проводим фракционирование этой «белой крови». И определённую фракцию, моноциты, заставляем дифференцироваться в дендритные клетки.

Потом эти дендритные клетки мы заражаем в пробирке онколитическим вирусом и вводим внутривенно.

Эти клетки, как торпеды, идут в очаги воспалений, где находится опухоль. Там вирус выходит из них и начинает убивать опухолевые клетки. Этот метод мы уже отработали на нескольких пациентах. Есть хорошие примеры, когда на МРТ или КТ видно, как опухоль уменьшается и исчезает. Но это происходит не у всех. 

— Почему же одни и те же вирусы не справляются с одними и теми же видами опухолей? 

— Дело в том, что каждый конкретный вирус нашей панели действует только на 15—20% пациентов. Остальные оказываются к вирусу устойчивы. Однако у нас есть много разных вирусов, и мы можем подобрать свой для любого пациента. Но для этого нужно иметь живые клетки пациента.

Сейчас мы разрабатываем такие тесты, которые могут по обычной биопсии быстро показать, к какому вирусу опухоль будет чувствительна. Это очень сложная работа. Возможно, в будущем специальные клинические лаборатории будут получать от пациентов все необходимые материалы и в режиме конвейера проводить тестирование, подбирать препараты и далее — лечение.

Но сейчас к нам обращаются те, кому уже никто не может помочь. Некоторые из них лечатся у нас по полгода и более. Если идёт стабилизация и видно, что опухоль не растёт, мы делаем перерыв до тех пор, пока рост не возобновится.

Но есть случаи, когда рост не возобновляется. У нас есть пациент, который живёт уже четыре года, притом что шансов у него не было.

Глиобластома — это смертельное заболевание, средняя продолжительность жизни с ним — 12—15 месяцев с момента постановки диагноза. 

Также по теме

Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований? Учёный на совещании с Путиным рассказал о лечении Заворотнюк

Технологию лечения рака вирусами, которую разработали в Институте молекулярной биологии РАН, могут использовать в лечении актрисы…

— Пётр Михайлович, 14 мая на совещании о развитии генетических технологий в Российской Федерации директор института молекулярной биологии имени В.А. Энгельгардта Александр Макаров рассказал президенту о вашей методике лечения и привёл в пример Анастасию Заворотнюк, которой была сделана подборка вирусов, способных победить её болезнь.

После этого к нам обратилась героиня одного из предыдущих наших материалов Екатерина Калашникова. В обращении она написала, что представляет «группу пациентов в количестве 400 человек и их родственников». Она интересовалась, как попасть к вам на лечение.

Есть ли у этих людей возможность получить такое лечение?  

— Прежде всего должен сказать, что пока это экспериментальное лечение. Когда Макаров доложил об этом методе на совещании у президента, мне кажется, он не рассчитывал на то, что это вызовет такой резонанс. Сейчас меня буквально атакуют письмами десятки больных с просьбой помочь. 

Мне кажется, что не стоило рассказывать про Заворотнюк. Я знаю, что родные Анастасии долгое время вообще не комментировали её состояние и не хотели, чтобы в прессе поднимали этот вопрос. Сам я Анастасию ни разу не видел. Ко мне обращались её близкие с просьбой о помощи. Я сказал, что мы могли бы на первом этапе протестировать её клетки.

Дело в том, что во время операции были забраны живые клетки опухоли и переданы в один из институтов, где их удалось вывести в культуру клеток, чтобы они делились в пробирке.

Мы взяли их и протестировали на чувствительность к нашим онколитическим вирусам, которые мы рассматриваем как средство лечения глиобластомы. Обнаружилось, что из 30 вирусов 7—8 вполне подходящие.

И на этом этапе мы остановились, потому что муж Анастасии Пётр Чернышов сказал, что сейчас ситуация более-менее спокойная, если будет крайняя необходимость, они к нам обратятся. Это всё, что касается Заворотнюк. 

Но всё это мы делали и делаем в очень ограниченном масштабе. Сейчас, когда всё выплеснулось в СМИ, мы просто не справимся с таким валом пациентов.

— Можете ли вы прокомментировать связь между ЭКО и появлением глиобластомы? Есть такие исследования?

— Как я понимаю, этот вопрос опять поднят историей Заворотнюк. В данном случае у неё было ЭКО. Но это никак не говорит о том, что есть какая-то связь. Во-первых, ЭКО не так много делают и глиобластомы — это 1% всех опухолей. Глиобластома встречается не только у женщин. Я думаю, что никакой связи нет.

Ведь как может воздействовать ЭКО? Повышается уровень половых гормонов. Но тех гормонов, которые достаточно физиологичные, и так всегда есть в организме. Они просто появляются в другое время и в другой дозе. И вряд ли могут оказать влияние именно на глиальные клетки, с тем чтобы они переродились.

 

— В мире ведутся подобные исследования по лечению глиобластомы? Что вам известно об этом?

— Мы не первые, кто проверяет вирусы на глиобластоме. Сейчас это очень горячая тема во всём мире. И разные вирусы тестируют для лечения разной онкологии во многих странах.

Я знаю один случай, который начали лечить в 1996 году вирусом болезни Ньюкасла, это птичий вирус. И больной до сих пор живёт с глиобластомой. Это опубликованные данные.

И есть ещё несколько случаев лечения с помощью рекомбинантных вирусов герпеса.

В прошлом году вышла нашумевшая работа о том, что 20% больных глиобластомой могут быть вылечены вакциной рекомбинантного вируса полиомиелита.

Но нейрохирурги — люди консервативные. Они ни за что не согласятся даже в порядке эксперимента проводить такие опыты на людях. Потому что они очень сильно рискуют, если будет осложнение. Поэтому мы должны дождаться доклинических испытаний, с тем чтобы потом убедить их опробовать схему с прямым введением вируса прямо в опухоль.

Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований?

  • Gettyimages.ru
  • © KATERYNA KON/SCIENCE PHOTO LIBRARY

— А кто и когда впервые заметил действие вируса на раковые клетки? 

— Ещё в начале ХХ века учёные заметили, что опухолевые клетки особенно хорошо размножают вирусы. После инфекционных вирусных заболеваний у некоторых больных при разных видах рака наблюдались ремиссии. И уже тогда возникла мысль о том, что в будущем можно будет лечить онкобольных с помощью вирусов.  

В 1950-е годы в Америке проводились эксперименты по лечению рака безнадёжных больных с помощью патогенных вирусов. Считалось, что это меньшее зло по сравнению с самим раком. И тогда были получены положительные результаты.

Но поскольку многие больные умирали от инфекционных заболеваний, возник очень большой резонанс. Врачи, которые начали это делать, дискредитировали всю эту область на долгие годы. Были введены дополнительные этические правила.

Само упоминание о том, что вирусом можно лечить рак, стало табу.

В 1990-е годы уже стало понятно, как устроены вирусы, структура их генома. Учёные научились вносить изменения в геном вирусов, чтобы сделать их безвредными.

И тогда во всём мире начался бум разработки препаратов на основе вирусов для лечения рака. Но тут новая беда. Этому стали сопротивляться фармацевтические компании.

Потому что это совершенно другой способ лечения, который подрывает базу их благосостояния.

В начале 10-х годов нашего века многие небольшие компании разрабатывали препараты, которые потом проходили какие-то клинические испытания, были показаны какие-то многообещающие свойства. Но фармацевтические компании скупали эти разработки и практически прекращали деятельность этих небольших стартапов. 

Читайте также:  Лечение метастаза в лимфоузле стереотаксической радиотерапией и химиопрепаратами

— Удалось ли кому-нибудь преодолеть фармацевтическое лобби и зарегистрировать препарат?

— Сейчас в мире зарегистрировано три препарата онколитических вирусов. Один препарат разрешён к использованию в США для лечения злокачественных меланом. Ещё один рекомбинантный аденовирус — в Китае, и один энтеровирус — в Латвии. Но, в общем-то, каждый из этих препаратов находит пока очень ограниченное применение, из-за того что все они действуют только на часть пациентов. 

— Пётр Михайлович, а как давно вы ведёте свои исследования?

— Всю жизнь, ещё с 1970-х годов. Мне выпало такое время, когда мы вначале практически ничего не знали о вирусах.

И по мере того, как мы что-то узнавали, мы вносили какой-то вклад в эту науку и сами учились. И я начинал как раз с вирусов.

Потом переключился на проблему рака — фундаментальные механизмы деления клеток: как нормальная клетка превращается в рак. А потом снова вернулся в вирусологию. 

Должен сказать, что и мои родители были вирусологами, они занимались противополиомиелитной кампанией. Моя мать в 1970-е годы изучала, как у детей образуются антитела к полиомиелитной вакцине, и она обнаружила, что у многих детей не образуются антитела.

Оказалось, что в кишечнике у детей в это время шла бессимптомная инфекция другого безвредного энтеровируса. И он вызывал неспецифическую защиту от вируса полиомиелита. Поэтому вакцинный полиовирус не мог индуцировать антитела у этих детей. Эти безвредные вирусы были выделены из кишечника здоровых детей.

И на их основе были созданы живые энтеровирусные вакцины, которые испытывались для того, чтобы предотвращать какие-то ещё неизвестные инфекции.

И вот мы решили возобновить тот подход, который был предложен моей мамой, когда используется панель энтеровирусов. Оказалось, что те больные, которые нечувствительны к одному вирусу, могут быть чувствительны к другому. Возникла идея подбора вируса под пациента. Мы разработали целую панель собственных вирусов, которые могут также обладать усиленными свойствами. Мы продолжаем эту разработку. 

— Ваши вирусы могут побеждать рак. А есть вирусы, которые вызывают развитие опухоли? 

— Да. Например, рак шейки матки в 95% случаев вызывается вирусом папилломы. Сейчас уже есть даже вакцины против онкогенных папилломовирусов 16—18-го серотипа, которые применяются для девочек, чтобы не заболевали раком шейки матки. Но это самый большой пример. У большинства видов рака сейчас можно полностью исключить вирусную природу. 

— Вы используете естественные вирусы или конструируете их? 

— У нас разные есть вирусы. Как я говорил, первая панель была выделена из кишечника здоровых детей. Это природные непатогенные вирусы, которые, кстати говоря, хорошо защищают детей от многих вирусных инфекций. Кроме того, мы делаем синтетические и рекомбинантные вирусы, когда мы вводим определённые изменения в их состав, которые усиливают их онколитические свойства.  

— На планете есть ещё места, где может быть очень много вирусов, о которых мы ещё и понятия не имеем. Например, те, что живут в океанских глубинах. Как вы считаете, если вдруг кто-то возьмётся за изучение океана именно с точки зрения вирусов, там могут найтись полезные для вас?

— Да, и сейчас это тоже очень горячая тема. Когда разработали метод секвенирования геномов, ДНК, РНК, то возник соблазн: профильтровать сточные воды, океанические воды, из прудов, морей.

Уже пробурили скважину в Антарктиде к древнему озеру, чтобы посмотреть, что там, выделить оттуда биологические компоненты и секвенировать их. И оказывается, что нас окружает огромное количество вирусов, которые абсолютно безвредны.

И такое впечатление, что наше исходное представление о вирусах как о чём-то вредном и вызывающем только болезни неверно. Болезнетворный вирус — скорее исключение, чем правило.

LA Times: Связь рака с сахаром и углеводами всё более очевидна | ЗДОРОВЫЕ УДОВОЛЬСТВИЯ

Мы перевели для вас статью Сэма Эппла из газеты Los Angeles Times. Её автор – преподаватель научной журналистики в Университете Пенсильвании, работающий над книгой о раковом метаболизме. 

Изучение раковых клеток «в пробирке»: в чем главный недостаток таких исследований?

В августе 2016 года журнал  New England Journal of Medicine опубликовал поразительное исследование о раке и жировых тканях организма: 13 видов рака могут быть связаны с избыточным весом или ожирением, в т.ч. и ряд самых распространённых и смертельных видов рака – прямой кишки, щитовидной железы, яичников, матки, поджелудочной железы и (у женщин после менопаузы) груди.

Раннее в этом месяце отчёт от Центра по предотвращению и профилактике заболеваний (CDC) добавил к этому ещё одну деталь: примерно 631,000 американцев были продиагностированы в 2014 году раком связанным с ожирением, что составляет 40% от всех диагнозов рака в этом году.

Кажется мы не просто проигрываем войну с раком, а проигрываем её тому, что мы едим и пьём.

Все эти новые открытия важны, но дают нам лишь ограниченную информацию. Исследования отражают тот факт, что люди придиагностированные раком имели лишний вес, но они не доказывают, что именно это стало причиной рака. Их можно воспринимать как сигнал тревоги, предупреждающий, что то, что мы едим и в каких количествах, как-то тесно связано с раком. Но что именно?

Идея, что значительная часть всех случаев рака может быть связана с диетой, не нова. В 1937 году Фредрик Хоффман, актуарий страховой компании Prudential, подготовил 700-страничный отчёт о позициях медицинской науки того времени в этом вопросе.

Но имея слишком мало конкретных доказательств, Хоффман мог только гадать, какая из множества теорий была верной.

То, что с тех пор наш прогресс в точном определении еды, вызывающей рак, настолько мал, во многом связано с тем, что диетологические исследования плохо подходят для решения этой проблемы.

Рак обычно развивается в течении многих лет или десятилетий, что делает исследования, которые могут установить причину и следствие, т.е. те, где участников в случайном порядке распределяют по группам, придерживающихся различных диет, практически невозможными.

Остающийся вариант – обсервационные исследования, в которых учёные отслеживают на протяжении долгого времени, что определённая группа людей ест и кто из участников группы потом заболеет раком, могут настолько же нас просветить, насколько и запутать.

В какой-то момент мы можем прочитать об исследовании, связавшем рак с потреблением мяса. А месяц спустя новые публикации сообщают нам, что всё равно наоборот.

И тем не менее, исследователи добились прогресса в понимании связи рака и диеты. Этот прогресс произошёл в несколько эзотерической области ракового метаболизма, дисциплины изучающей то, как раковые клетки используют потребляемые нами нутриенты в качестве топлива и стройматериалов для новых раковых клеток.

Мало кому интересный большую часть ХХ века, раковый метаболизм испытал второе рождение, когда учёные обнаружили, что некоторые из самых известных канцерогенных генов, позволяющих раковым клеткам бесконтрольно плодиться, имеют ещё одну, возможно даже более фундаментальную роль: они позволяют раковым клеткам бесконтрольно питаться. Эти исследования могут породить супер-эффективные методы лечения рака, но, тем временем, они могут дать нам что-то не менее важное – понимание того, как можно предотвратить заболевание.

Льюис Кэнтли, директор ракового центра в медицинском центре Weill Cornell, был одним из лидеров в возрождении интереса к раковому метаболизму.

Он объясняет связь рака с ожирением тем, что оба состояния связаны с повышенным уровнем гормона инсулина.

Его исследования показали, как инсулин заставляет клетки расти и принимать глюкозу (сахар в крови), активируя серию генов, связанную с большинством видов рака у человека.

Проблема не в самом наличии инсулина у нас в крови. Инсулин нам жизненно необходим. Но когда инсулин поднимается на ненормально высокий уровень и остаётся повышенным (состояние инсулинорезистентности, обычное при ожирении), это может и прямо и косвенно способствовать росту опухоли.

Избыток инсулина приводит к тому, что многие наши ткани бомбардируются сигналами роста и “топливом” в гораздо более высокой степени, чем при нормальных метаболических условиях.

А поскольку повышенный уровень инсулина заставляет наш организм откладывать жир, это может объяснять и различные способы, которыми наши жировые ткани способствуют росту рака.

Установив риски усиленных сигналов от инсулина, Кэнтли и другие исследователи метаболизма приходят к логическому заключению: опасность заключается не просто в переедании, как было принято считать раньше, но в избыточном потреблении еды больше всего повышающей уровень инсулина: легко усваиваемых углеводов в общем, и сахара в частности.

Это не означает, что все виды  рака связаны с инсулином, или что нам больше никогда нельзя будет есть сахар. Майкл Поллак, исследователь метаболизма из Университета Макгилла в Канаде, говорит, что лучший подход к сахару – это воспринимать его как специю, которой иногда можно чуть приправить нашу еду, а не как ингредиент почти каждого блюда и слишком большого количества напитков.

Диетология – наука запутанная по определению. Но недавние успехи в изучении ракового метаболизма посылают нам всё более ясные сигналы о нашей диете. Победа в войне против рака может зависеть от того, готовы ли мы их услышать.

Рак погибает в пробирке

Всего 15% больных раком поджелудочной железы спустя два года после постановки диагноза еще живы — а вот Маргарет Шварцханс протянула уже два с половиной года; да нет, не протянула — а с удовольствием прожила!

Читайте также:  Рак ануса: онкология анального канала первые симптомы, лечение рака заднего прохода

Невозможно сказать, почему ее посетила такая удача, отчасти, возможно, благодаря устойчивой психике. Маргарет недавно исполнилось 54 года, она каждый день подолгу медитирует, занимается йогой несколько раз в неделю и много гуляет. Она бывшая медсестра, и это тоже кое-что значит; она облепила дом и машину бумажками с разными вдохновляющими цитатками, она много и с радостью рисует.

Да, и еще у нее одна из дочерей — повар, готовит ей.

Это важная часть ее терапии. В хорошие дни она просто забывает, что у нее рак.

Да, но есть еще и высокотехнологическая часть ее терапии. Шварцханс находится на экспериментальном протоколе в Бостнском медицинском центре «Бет Исраэль — Диаконисса».

(Это учебный центр Гарвардского университета, а немного странное его название — следствие сделки двух больниц: Медицинского центра Бет-Исраэль, созданного в1916 году в Нью-Йорке для лечения иммигрантов-евреев, и Больницы диаконисс, организованной Методистской церковью в 1896 году для бостонских жителей.) И из некоторых ее злокачественных клеток в чашках Петри растут аватарки ее опухоли. Эти небольшие шарики, называемые на научном языке органоидами, распределены между разными чашками и подвергаются воздействию разных экспериментальных препаратов. Если аватарки погибают — вся популяция в одной чашке — есть основания надеяться, что и прочие органоиды погибнут.

Шварцханс участвует в клиническом испытании — которое сначала не предполагало, что удачные результаты будут применены прямо на больных, но затем исследователи решили, что для тех из них, кто потерял надежду вылечиться конвенциональными препаратами, не будет чрезмерным риском воспользоваться экспериментальным лечением.

Доктор Джозеф Гроссман, руководитель программы HOPE (Harnessing Organoids for Personalized Therapy; использование органоидов для персонализированной терапии), привлек к эксперименту 12 пациентов.

Предварительные результаты, а также многолетние эксперименты на мышах показывают, что поведение злокачественных органоидов в чашках Петри можно считать предиктивным для воздействия того или иного препарата на человека, точнее, на его опухоль.

Гроссман, правда, настойчиво повторяет, что его данные пока не подтверждены, не опубликованы и даже не рецензированы, так что к ним нужно относиться с большим сомнением.

Но если отвлечься от небезосновательно осторожных слов Гроссмана, нельзя не предположить, что эксперимент с органоидами в пробирках — гигантский шаг вперед в подборе лечения для самых разных раковых больных. В том числе и для больных раком поджелудочной железы, одного из самых плохо поддающихся лечению видов рака.

Панкреатические опухоли плохо идут даже на таргетной терапии, замечает Деннис Пленкер, один из участников исследования,— в том числе потому, что вариантов очень немного. Но, продолжает он, и органоиды как предиктивное средство пока не так надежны, как хотелось бы.

В частности, невозможно извлечь у пациента образец, в котором будут только злокачественные клетки, их там максимум 30%, а то и вообще непонятно сколько. И тогда воздействие препарата на органоид может быть обмачиво хорошим или обманчиво бессмысленным, сетует Пленкер.

Кроме того, меняется с течением времени и сама опухоль, и то вещество, что еще недавно гарантированно убивало ее клетки, перестает помогать.

Шварцханс была обычной раковой больной, и в какой-то момент протокол настолько лишил ее сил – ужасная слабость, рвота, понос, судороги в руках и ногах, а то нечувствительность,— что она решила сделать перерыв. Тут-то и возник доктор Гроссман, к которому ее направили ее лечащие врачи за вторым мнением. Он взял биоптат из ее лимфатических узлов и с ее согласия включил ее в эксперимент.

По его результатам она стала получать новую комбинацию из двух препаратов, и первое время дело пошло на лад. Однако спустя краткое время онкомаркеры снова пошли вверх. И Гроссман вернул ее на обычный протокол, но исключил из него один препарат, на который ее злокачественные органоиды в чашках Петри никак не реагировали.

Это опять помогло ненадолго.

Тогда — после очередного цикла проб на органоидах — Гроссман назначил ей третий вариант протокола. И вот уже девять месяцев у нее минимальные побочные эффекты, а опухоль перестала прогрессировать.

И сама Шварцханс, и Гроссман говорят, что это может быть просто удача, в конце концов примерно 4% больных раком поджелудочной железы живут столько, сколько она.

Но может быть, сочетание генетического секвенирования, необходимого для таргетной терапии, и метода органоидов дало, наконец, ей то сочетание препаратов, которое не даст развиваться ее опухоли.

Чувствует же она себя, наконец, неплохо.

По материалам статьи Growing tumors in a dish, scientists try to personalize pancreatic cancer treatment в журнале Stat, октябрь 2019 г.

Анатолий Кривов

Иммунная клетка, убивающая большинство типов рака?

Недавно открытый учёными из Кардиффского университета (Cardiff University) рецептор может привести к созданию универсальной терапии для большинства видов рака. Оснащённые этим рецептором иммунные T-клетки способны распознавать большое число различных раковых клеток у разных людей и уничтожать их.

Исследователи из Кардиффского университета в Великобритании открыли неизвестный ранее тип рецепторов иммунных T-клеток. С учётом этого нового знания могут быть разработаны эффективные методы терапии злокачественных образований. Работа опубликована в журнале Nature Immunology.

Иммунотерапия при помощи T-клеток — CAR-T — один из эффективных и уже довольно широко применяемых способов лечения рака. В ходе CAR-T иммунные T-клетки извлекаются из организма пациента, генетически перепрограммируются на уничтожение раковых клеток, затем размножаются и возвращаются в организм.

Проблема заключается в том, что T-клетки, используемые в CAR-T, распознают белки, связанные с лейкоцитарными антигенами человека (HLA). Эти белки — очень разные у разных людей.

То есть, это метод исключительно персонализированной терапии — настраиваемый против конкретного вида рака у конкретного пациента.

Новый обнаруженный кардиффскими исследователями T-клеточный рецептор нацелен на распознание молекулы, которую они назвали MR1; она незначительно различается у разных людей и при этом позволяет распознавать разные раковые клетки и отличать их от здоровых. T-клетки с этим рецептором были испытаны «в пробирке» на линиях клеток рака лёгких, кожи, крови, толстой кишки, груди, простаты, кости, яичников, почек и шейки матки — и убили все эти раковые клетки, игнорируя здоровые.

В другом лабораторном тесте команда учёных модифицировала T-клетки пациента с меланомой, чтобы испытать новый T-клеточный рецептор, и обнаружила, что оснащённые им клетки могут в результате нацеливаться как на собственные раковые клетки этого пациента, так и на раковые клетки других пациентов. В этом состоит радикальное отличие возможной перспективной терапии, основанной на MR1, от CAR-T — в универсальности.

Исследователи ещё не тестировали «MR1-терапию» на реальных онкобольных, но в тесте на мышиных моделях, клетки с новооткрытым рецептором продемонстрировали, согласно пресс-релизу, обнадёживающие способности к уничтожению рака.

«Таргетирование рака с помощью нацеленных на MR1 T-клеток — это захватывающий новый рубеж, — сказал в пресс-релизе профессор Эндрю Сьюэлл (Andrew Sewell), ведущий автор исследования.

 — Это делает более реалистичной перспективу лечения рака «одним размером на всех» — одним типом T-клеток, который сможет уничтожать самые различные типы рака в популяции.

Раньше никто не верил, что это возможно».

Ученые нашли новые маркеры для выявления рака на ранней стадии

ТАСС, 27 декабря. Российские ученые обнаружили новые маркеры, благодаря которым рак можно будет обнаруживать на ранней стадии. В перспективе они позволят разработать новые способы лечения и предупреждения этого заболевания, пишет пресс-служба Министерства науки и высшего образования.

«Ученые Сибирского государственного медицинского университета (СибГМУ) изучили белки, которые сопровождают агрессивное течение рака толстой кишки. Результаты исследования позволяют более точно предсказать сценарий развития некоторых форм рака, а в перспективе — разработать схему иммунотерапии», — говорится в сообщении.

Злокачественные новообразования толстого кишечника занимают лидирующие позиции по распространенности и смертности среди лиц пожилого и среднего возраста.

По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), ежегодно диагностируется более 600 тыс. новых случаев, в России ежегодно диагностируют около 50 тыс. новых случаев заболевания.

Причем оно с трудом поддается диагностике как на ранней, так и на поздней стадиях.

В новой работе ученые СибГМУ исследовали больных раком толстого кишечника. Патофизиологи смотрели, как особый класс белков — галектины — представлены в опухолевой ткани, какова их концентрация в крови, также оценивали содержание основных популяций клеток иммунной системы в крови больных, проводили исследование галектинов in vitro («в пробирке»).

«Мы увидели, что у пациентов с раком толстого кишечника в сочетании с появлением метастазов и высокой степенью прорастания опухоли в соседние ткани, действительно, опухолевые клетки несут много белков определенного типа (галектин-1 и галектин-3), оба галектина повышены в крови, отмечается нарушение иммунной системы, сопряженное с наработкой опухолевых галектинов. Таким образом, мы доказали, что галектины являются маркерами неблагоприятного (агрессивного) течения рака толстого кишечника», — сказала Юлия Колобовникова, профессор СибГМУ и один из авторов исследования.

Во второй части исследования, также проводимого in vitro, ученые моделировали взаимодействие галектинов опухолевых клеток толстого кишечника с иммунными клетками больного.

Они подтвердили, что галектины приводят к увеличению количества клеток с иммуносупрессорной (подавляющие иммунный ответ) функцией и, напротив, снижают число клеток, обеспечивающих эффективный противоопухолевый иммунный ответ.

Ученый считают, что эти белки — не только маркеры, позволяющие прогнозировать течение болезни, но и, возможно, основа для иммунотерапии.

Оставьте комментарий

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

Adblock
detector