Определенные типы раковых клеток мозга, называемые раковыми стволовыми клетками, помогают опухолям головного мозга защищать себя от лучевой терапии, активируя "ремонтный переключатель" что позволяет им продолжать беспрепятственный рост, как выяснили исследователи из Медицинского центра Университета Дьюка.
Исследователи также определили метод, который, по-видимому, блокирует способность клеток активировать переключатель восстановления после лучевой терапии. По словам исследователей, это открытие может привести к разработке методов лечения радиационной устойчивости при раке мозга, а также при других типах рака.
Работая с моделями животных и клеточных культур, исследователи обнаружили, что определенный клеточный процесс вызвал "Ответ контрольной точки повреждения ДНК" по-видимому, позволяет раковым стволовым клеткам выжить под воздействием радиации и включать сигнал для автоматического восстановления любого повреждения, нанесенного их ДНК.
"В последние годы люди выдвинули гипотезу, что раковые стволовые клетки ответственны за устойчивость злокачественных опухолей к лучевой терапии," сказал Джереми Рич, M.D., старший исследователь исследования и доцент кафедры неврологии Duke. "Мы впервые показали, что это действительно так."
Выводы появятся в октябре. 18 августа 2006 г., в предварительном онлайн-выпуске журнала Nature. Исследование было поддержано Национальным институтом здравоохранения и рядом благотворительных организаций.
Тип рака, который изучили исследователи, – глиобластома, – обладает высокой устойчивостью к радиации и другим формам лечения и является самой смертоносной формой рака мозга во всем мире. Хотя агрессивное лечение может уничтожить большинство раковых клеток, небольшая их часть остается и часто регенерирует в еще большие массы опухолевых клеток.
До недавнего времени ученые мало знали о том, что отличает эти устойчивые клетки от тех, которые поддаются лучевой терапии. Однако было ясно, что эти клетки имеют общие характеристики, аналогичные характеристикам нормально функционирующих нервных стволовых клеток, сказал Рич.
В текущем исследовании исследователи использовали ткань глиобластомы, взятую у пациентов во время нейрохирургии, и создали две отдельные модели. Для одной модели исследователи извлекли клетки из ткани и вырастили их в культурах в лаборатории. Для второй модели они трансплантировали ткань глиобластомы в лобные доли мозга мышей.
Исследователи сначала измерили количество стволовых клеток глиомы, присутствующих в исходной ткани, а затем ввели заданные дозы ионизирующего излучения в культуры клеток и мышей. В обоих случаях исследователи наблюдали примерно четырехкратный скачок количества стволовых клеток глиомы в опухолевой ткани после лучевой терапии.
Поскольку ионизирующее излучение работает в первую очередь, вызывая необратимое повреждение ключевого генетического материала клеток, ДНК, исследователи предположили, что стволовые клетки глиомы выживают и размножаются, каким-то образом исправляя вызванные радиацией повреждения ДНК лучше, чем другие раковые клетки.
Чтобы проверить это, исследователи провели поиск в образцах тканей конкретных белков, которые отвечают за обнаружение повреждений ДНК. Используя образцы клеток, взятые из обеих моделей исследования, команда изучила реакцию контрольной точки повреждения ДНК как до, так и после лечения ионизирующим излучением, проверив активацию ключевых белков, которые обнаруживают повреждение ДНК. Исследователи хотели знать, будут ли клетки после воздействия лучевой терапии восстанавливать повреждение ДНК, активируя реакцию контрольной точки, или вместо этого они умрут.
Команда обнаружила, что после ионизирующего излучения белки контрольной точки повреждения ДНК в стволовых клетках глиомы были более активированы, чем в других раковых клетках. По словам исследователей, эта повышенная активация заставляет раковые стволовые клетки более эффективно восстанавливать повреждения ДНК и, таким образом, снижает вероятность гибели клеток в результате лечения.
В другом наборе экспериментов исследователи лечили как подопытных животных, так и культуры клеток лекарством под названием дебромогимениалдизин, который, как известно, ингибирует белки, участвующие в процессе активации. Они добавили препарат до и после лучевой терапии и измерили количество выживших раковых стволовых клеток.
Они обнаружили, что введение препарата до облучения мало повлияло на количество раковых стволовых клеток, но введение препарата в сочетании с радиацией, по-видимому, снизило устойчивость раковых стволовых клеток к радиации. По словам исследователей, это открытие предполагает, что использование ингибитора контрольной точки во время облучения разрушает способность клеток к самовосстановлению и увеличивает вероятность того, что клетки умрут.
"Наши результаты показывают один путь в раковых стволовых клетках, который способствует радиационной стойкости глиобластом," сказал Рич. "Лечение, направленное на ответную реакцию контрольных точек повреждения ДНК в раковых стволовых клетках, может преодолеть радиационную стойкость и в конечном итоге позволить нам помочь еще большему количеству больных раком."
Источник: Университет Дьюка