Биологи из МГУ и Швеции выяснили, что раковые клетки можно заставить самоуничтожиться во время деления, введя в них вещества, связанные с так называемой «митотической катастрофой», говорится в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
«Если на нормальную клетку подействовать небольшими дозами радиации, она может превратиться в клетку в состоянии митотической катастрофы. Клетка может увеличить свой объем, а затем начать делиться.
И, соответственно, это приводит к развитию опухолей», — рассказывает Борис Животовский, профессор биологического факультета МГУ, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.
Значительная часть раковых опухолей в организме человека и других животных возникает из-за поломки в гене p53.
Он отвечает за синтез белка, который следит за целостностью генетической информации и включает механизм самоуничтожения — апоптоз — при серьезных повреждениях ДНК.
Поэтому культуры клеток с поврежденным геном p53 крайне сложно уничтожить из-за отсутствия «программы самоуничтожения» в их геноме.
Существуют и другие механизмы «самоуничтожения» клеток, такие как энтоз и «митотическая катастрофа». Под этим словом биологи понимают сложный процесс, который приводит к резкому увеличению размеров клетки, появлению «лишних» ядер в ней и ее гибели в тот момент, когда она начинает делиться и при этом имеет серьезные повреждения в ДНК.
Как сегодня считают ученые, митотическая катастрофа является одним из защитных механизмов организма, который убивает клетки до того, как они могут превратиться в раковые новообразования и стать угрозой для жизни человека или всех многоклеточных животных.
Животовский и его коллеги решили выяснить, какую роль могут играть в митотической катастрофе митохондрии, своеобразные «энергостанции» клетки. Они, как отмечают биологи, не только вырабатывают молекулы «энерговалюты» АТФ, но и играют важную роль в запуске апоптоза, что натолкнуло их на идею, что они могут быть задействованы и в данном сценарии самоуничтожения клетки.
Для проверки этой идеи ученые вырастили культуру раковых клеток прямой кишки и попытались вызвать митотическую катастрофу при помощи двух противораковых лекарств, антибиотика доксирубицина и алкалоида колцемида, нарушающих работу двух ключевых этапов цикла деления клетки. «Автором» первого являются микробы-стрептомицеты, а второго — цветы-осенники.
Как показали опыты, комбинация этих веществ заставляет примерно 80% раковых клеток самоуничтожиться во время деления, что позволило биологам детально изучить то, какую роль могут играть митохондрии в этом процессе и какие изменения в работе клеток запускают его.
Эти наблюдения раскрыли несколько интересных вещей. Во-первых, ученые обнаружили, что наступление митотической катастрофы не приводит к смерти клетки само по себе — она самоничтожается по той причине, что в ней активируются цепочки генов, связанные с двумя другими типами клеточной смерти — апоптозом и аутофагией.
Во-вторых, оказалось, что для ее запуска необходима одна простая вещь — необходимо прекратить доступ кислорода к митохондриям и заставить их выделять два «белка смерти», Mcl-1 и Bcl-xL. Сейчас Животовский и его команда проверяют несколько соединений, способных вызывать подобную реакцию в раковых клетках и не вызывать массовую гибель их здоровых соседей.
Если эти эксперименты закончатся удачно, то ученые ожидают, что им удастся создать новый класс противораковых препаратов, которые оказывают на организм пациента куда более щадящий эффект, чем радиация или химиотерапия.