Как генетика поможет в лечении рака: рассказывает Кондратьева Лия, кандидат биологических наук ИБХ Р

Как генетика поможет в лечении рака: рассказывает Кондратьева Лия, кандидат биологических наук ИБХ РАН

1953 году 25 апреля в журнале «Nature» вышло три статьи, посвященных открытию молекулярной структуры ДНК. Сейчас эта дата отмечается всем международным научным сообществом как День ДНК — и мы считаем, что это событие нельзя обойти стороной. Генетика — непростая, очень глубокая и еще не изученная в полной мере наука. Каждый день ученые все больше приоткрывают занавес познания, чтобы сформировать лишь еще больше вопросов. А наш Благотворительный фонд «Global Impact Alliance» существует для того, чтобы всеми силами содействовать ученым в поисках ответов.

В день ДНК мы пообщались с одной из победительниц нашего конкурса на закупку реактивов — Кондратьевой Лией, кандидатом биологических наук из ИБХ РАН. Лия изучает влияние генетических факторов на метастазирование клеток рака поджелудочной железы, и ее исследование обладает не только фундаментальной значимостью, но и потенциально может помочь в лечении опухолей.

Подробностями разговора мы рады поделиться с вами.

— Ваш проект называется “Роль фактора эмбрионального развития SOX9 в модификации транскриптома клеток рака поджелудочной железы” — давайте попробуем максимально упростить его, чтобы даже не связанные с наукой и медициной люди могли понять его суть.

— Одно из направлений нашей работы — это исследования механизмов возникновения и прогрессии рака поджелудочной железы. Это заболевание является одним из наиболее трудно поддающихся терапии видов злокачественных новообразований. Оно редко своевременно диагностируется, рано метастазирует и плохо лечится — эффективность химиотерапевтического лечения больных крайне низка. Иммунотерапия, активно развивающаяся в последнее время, для рака поджелудочной железы также неэффективна. Все это приводит к высокой смертности пациентов с раком поджелудочной железы. Мы в своей работе ищем способы повлиять на метастазирование раковых клеток.

В ходе наших предыдущих исследований мы обнаружили, что в процессы канцерогенеза поджелудочной железы очень активно вовлечены белки-регуляторы эмбрионального развития поджелудочной железы. Во многих случаях рака поджелудочной железы наблюдается нарушение нормальной работы белков-регуляторов, ответственных за эмбриональное развитие органа, что может влиять на опухолевый рост и распространение раковых клеток по организму — метастазирование. Эта потенциальная роль генов развития поджелудочной железы делает их привлекательными для терапии.

Выбрали несколько таких генов и изменяли их активность в раковых клетках. Те гены, которые переставали работать во время канцерогенеза, мы «включали», а те, которые, наоборот, сверхактивировались — «выключали». Для одного такого гена-регулятора поджелудочной железы, PDX1, обнаружилась его способность влиять на метастатический потенциал клеток — при его «включении» в клетках, которые в процессе опухолевой трансформации теряли его активность, заметно снижались их миграционные характеристики.

Мы это показали на клеточных и организменной модели. Чтобы выяснить, какие молекулярные процессы при этом задействуются во всей клетке, мы провели транскриптомный анализ. Этот метод позволяет узнать, как работают все гены в клетке: какие активировались при включении PDX1, а какие, наоборот, «замолчали» или снизили активность. Транскриптомный анализ выявил изменения в клеточных системах, связанных с клеточной подвижностью, с прикреплением их к внеклеточному матриксу, контактами клеток между собой и других, влияющих на способность клеток к миграции. Эти результаты хорошо объяснили на уровне генной активности тот обнаруженный нами факт, что активация PDX1 подавляет способность раковых клеток к движению.

Другой выбранный нами ген, SOX9, наоборот, во многих случаях рака поджелудочной железы имеет очень высокую активность. Кроме того, этот ген регулирует те же процессы в эмбриональном развитии поджелудочной железы, что и PDX1, и является его партнером. Нашей целью было «выключить» SOX9 в раковых клетках и оценить влияние его подавления на способность клеток к метастазированию. Мы обнаружили, что если в клетках рака поджелудочной железы подавлять активность гена SOX9, то снижается их метастатическая способность и возможность размножаться. Поскольку механизм воздействия SOX9 на эти процессы малоизучен, мы, как и в случае с PDX1, запланировали провести транскриптомный анализ клеток, в которых «выключили» SOX9. Этот анализ позволит узнать, какие гены и молекулярные системы могут быть связаны со способностью SOX9 снижать метастатический потенциал и на какие из них можно воздействовать для подавления распространения по организму раковых клеток.

— Проводились ли подобные исследования ранее, есть ли аналоги, например, иностранные?

— Существует достаточно много исследований, посвященных транскрипционному фактору SOX9, который является нашей мишенью, и его активностям в раковых клетках разного происхождения. Этот фактор выполняет множество функций как в нормальных тканях, так и при патологических состояниях. Транскриптомные модификации при его «включении» или «выключении» были исследованы другими группами ученых для нескольких видов рака, например, молочной железы, печени, гортани и других. Были также проведены такие исследования на мышиных моделях, выявляющих функции mSox9 в мышиных раках. При этом исследований, сопоставляющих эффекты подавления SOX9 на транскриптомы модельных клеточных линий рака поджелудочной железы, соответствующих разным стадиям рака, разному происхождению и фенотипу, проведено не было.

— Какую проблему решает проект? Как именно он сможет помочь, каким образом может повлиять на здравоохранение и медицину в целом?

— Рак поджелудочной железы — это очень сложное заболевание, для которого характерно раннее начало метастазирования. Часто даже своевременное хирургическое удаление первичной опухоли не предотвращает появления и роста вторичных очагов. Поэтому очень актуальна проблема поиска способов подавления метастазирования клеток рака поджелудочной железы. На решение этой проблемы и направлен наш проект. Для того, чтобы найти способы подавить метастатическую активность раковых клеток, необходимо детального исследовать молекулярные механизмы инициации процесса метастазирования. Это важно не только для того, чтобы получить новые фундаментальные знания, но и открыть возможность их практического применения. Определение и глубокое понимание молекулярных механизмов метастазирования может привести к разработке эффективных способов воздействия на них для торможения или полной блокировки этого процесса.

— А как вы пришли к этому проекту? Может, есть какая-то история, которая вас вдохновила?

— Вдохновляющей истории, наверное, никакой нет. Этот проект вырос из предыдущего, в котором мы исследовали активность генов-регуляторов эмбрионального развития поджелудочной железы в тканях опухолей поджелудочной железы и выявили, что при раке их активность значительно отличается от нормальной, и при этом эти регуляторы являются ключевыми для канцерогенеза. В основе того проекта лежало предположение, что процессы эмбриогенеза и канцерогенеза имеют очень много сходных черт и регулируются общими механизмами. Частью этого проекта была моя диссертационная работа, в ходе которой мы изучили антиметастатическое действие PDX1, а затем продолжили исследования, сосредоточившись на других эмбриональных партнерах PDX1, играющих ключевую роль в канцерогенезе поджелудочной железы. Одним из направлений работы стало изучение роли SOX9 в модификации транскриптома клеток рака поджелудочной железы.

— Вы являетесь победителем первого конкурса заявок Благотворительного фонда “Global Impact Alliance” на закупку реактивов для ученых. Как ваши впечатления от конкурса, от победы? Верили в себя и в Фонд, когда подавали заявку?

— Я, безусловно, очень рада, что выиграла конкурс. Очень приятно, что проект, которым ты занимаешься, кто-то оценил. На самом деле, когда я подавала заявку, я не задумывалась о результате. Хотела получить реактив, это да, но с точки зрения веры в себя не рассматривала вопрос. Я считаю, что обязательно нужно участвовать в любых конкурсах, даже если кажется, что не выиграешь. Не подашься на конкурс — точно не победишь! Зато сейчас, получив поддержку от Фонда, мы воодушевлены и будем продолжать заниматься этой темой.

— Расскажите, зачем нужен выбранный вами реактив и что он из себя представляет?

— Важной частью нашей работы является анализ изменений, которые происходят в клетках при нашем воздействии на них, не только на уровне работы генов, но и на уровне глобальных морфологических изменений. Так, например, при подавлении работы гена SOX9 в клетках рака поджелудочной железы, эти клетки должны частично восстанавливать свой исходный «эпителиальный» вид. По крайней мере, мы это видим на генном уровне, и теперь нам необходимо это подтвердить. Когда клетка меняет свой «внешний вид», фенотип, в определенную сторону, на ее поверхности появляются специальные белки. В ситуации с эпителиальными клетками – это белок-маркер EpCAM, и, чтобы его обнаружить, нам необходимо специфически связывающееся с ним антитело. Кроме того, чтобы оценить различные изменения, которые происходят с раковыми клетками, например, при включении или выключении генов внутри модельных организмов, необходимо исследовать, как активируется их иммунная система. Распознать и исследовать иммунные клетки мы можем с помощью антитела к белку CD45. А в процессах метастазирования активно задействованы клетки, образующие сосуды — эндотелиальные, для их анализа нам необходимы специфические антитела к белку CD31.

— Насколько сложно доставать реактивы?

— До недавнего времени доставать реактивы было не столько сложно, сколько долго и проблемно. Сначала надо найти поставщика и запросить у него коммерческое предложение. Потом необходимо пройти несколько «кругов ада» в своем институте, оформляя всевозможные документы, чтобы закупка прошла по грантовому финансированию. Часто этим квестом с подписанием документов у бухгалтеров, юристов, зам.директоров и снова бухгалтеров занимаются сами научные сотрудники. Бывает так, что пока все все подпишут, какой-нибудь срок действия предложения закончится, и надо делать все заново. Эта часть получения реактивов очень демотивирующая, потому что ты занимаешься совсем не своей научной работой, а какой-то беготней и оформлением бумажек. Дальше начинается долгая часть получения реактивов: от момента заказа до получения реактива, если его нет на складе, обычно проходит не меньше трех месяцев. Сложно, в общем. А как в текущей обстановке будут осуществляться закупки — вообще сложно предсказать. Поэтому мы очень рады, что хотя бы один ключевой реактив у нас будет, минуя все бюрократические проволочки.

— Есть ли еще что-то, что отдаляет вас от результата, чего не хватает для полноценного исследования?

— Для этого исследования у нас уже практически все есть, будем работать, получать новые научные знания, стараться писать статьи в хорошие научные журналы и, по возможности, внедрять фундаментальные знания в области практического применения.

— В таком случае, будем ждать от вас хороших новостей! Спасибо за ваши ответы и удачи вам в дальнейшей работе.

Источник: giaf.ru

Комментарии: