Лучевая терапия (радиотерапия, облучение) убивает раковые клетки, вызывая обширные повреждения ДНК в облученной ткани. Международная команда, в которую вошли несколько исследователей из Института молекулярной генетики (IMG) Академии наук Чешской Республики, обнаружила удивительную стратегию того, как раковые клетки избегают смерти, вызванной радиацией, — они сами получают дальнейшее повреждение. Исследование, объявленное академией во вторник, может помочь улучшить лечение рака в будущем. Повреждение ДНК в клетках человека происходит естественным образом и эффективно восстанавливается с помощью большого количества путей восстановления ДНК. Однако процесс требует времени.
Таким образом, зависимость раковых клеток от быстрого неконтролируемого клеточного деления делает их неспособными справиться с большими повреждениями ДНК, вызванными высокими дозами радиации. Таким образом, лучевая терапия эффективно убивает опухолевые клетки. Стратегии целенаправленного разрушения ДНК повышают шансы раковых клеток на выживание при смертельных дозах радиации. Его можно сравнить с солдатами на войне, которые ранят себя, чтобы их нельзя было отправить в бой.
Однако исследователи отмечают, что, несмотря на общий успех облучения, опухоли часто возвращаются. Механизмы, с помощью которых опухолевым клеткам удается избежать клеточной гибели после смертельных доз радиации, недостаточно известны. Таким образом, резистентность к лучевой терапии остается серьезной проблемой для эффективного клинического контроля опухолей.
Самоповреждение против смерти
Группа ученых обнаружила и описала одну из защитных стратегий раковых клеток. Исследователи обнаружили, что в ответ на облучение опухолевые клетки могут активировать так называемую эндогенную нуклеазу CAD — фермент, расщепляющий нуклеиновые кислоты (включая ДНК) по всему геному. В то время как стойкое повреждение ДНК, как правило, плохо для клетки, эксперты показали, что после того, как лучевая терапия вызывает первоначальное повреждение ДНК, раковые клетки сами вызывают дальнейшие разрывы ДНК.
Это эффективно приостанавливает их программу деления и клеточный цикл в так называемой контрольной точке G2 до начала деления клеток, давая им время для восстановления оставшихся повреждений ДНК.
По словам исследователей, очень неожиданная и неинтуитивная стратегия добавления целевых разрывов ДНК повышает шансы раковых клеток на выживание после смертельной дозы радиации. По их словам, их можно сравнить, например, с солдатами на войне, которые ранят себя так, что их нельзя отправить в бой. «В то время как нормальные клетки обычно прерывают свои циклы деления в так называемой контрольной точке фазы G1, в раковых клетках этот механизм обычно неисправен. Таким образом, основной способ предотвратить катастрофическое деление клеток с поврежденными хромосомами, которое убило бы делящиеся клетки, — это оставаться во второй контрольной точке фазы G2 непосредственно перед тем, как клетки начнут делиться», — пояснил Йиржи Бартек из IMG AS CR.
По его словам, многие дефекты, вызванные ИБС, «говорят» опухолевым клеткам подождать, пока они не исправят более опасные разрывы ДНК, вызванные лучевой терапией.
Будет ли усилено лечение?
Кроме того, авторы обнаружили, что это явление специфично для раковых клеток. Потеря активности CAD приводит к тому, что раковые клетки становятся восприимчивыми к повреждениям, вызванным радиацией, в отличие от нормальных, здоровых клеток. «Этот неожиданный новый механизм действительно показывает, как раковые клетки могут адаптироваться к радиационно-индуцированному повреждению ДНК и, таким образом, становиться более устойчивыми к лучевой терапии», — добавили Павел Янщак и Вацлав Урбан из IMG AS CR, которые внесли свой вклад в открытие и стали соавторами научной статьи. об этом в профессиональном журнале Science . Взятые вместе, эти результаты проливают свет на специфический для рака механизм выживания. Его можно было бы использовать в будущем для повышения уязвимости опухолевых клеток к генотоксичному лечению рака. А поскольку опухолевые клетки были более чувствительны к радиации из-за экспериментальной блокады функции ИБС, новые результаты могут быть использованы в будущем для улучшения результатов лучевой терапии. Команду координировал Клаус Сторгаард Соренсен из Копенгагенского университета. Помимо исследователей из Дании и Чехии, над исследованием также сотрудничали их коллеги из Швеции, Канады и Швейцарии.