ДНК, которая никогда не превращается в белок, специалисты называют «мусорной». Ученые выяснили, что один из классов такой «мусорной» ДНК участвует в процессах, повышающих устойчивость опухоли к химиотерапевтическим препаратам. Эксперименты проводились на раковых клетках легкого человека. Применить результаты исследования можно будет для разработки более эффективных препаратов для лечения онкологических заболеваний.
Над научным проектом работали ученые подведомственного Минобрнауки России Института цитологии (ИНЦ) РАН совместно с учеными Санкт-Петербургского государственного университета, Павловского медицинского университета и зарубежными коллегами.
ДНК — одна из основных макромолекул в клетках человека (и других живых организмов), обеспечивающая хранение и передачу наследственной информации. В организме находятся миллиарды пар оснований ДНК, однако большая их часть не кодирует белки.
К одному из таких «мусорных» классов, относится сателлитная ДНК. Она представляет собой многократно повторяющуюся, на первый взгляд бессмысленную последовательность нуклеотидов, собранных в тандемы. Такая ДНК расположена главным образом в районе первичной перетяжки хромосом (центромер) и прилегающим к ней районам (перицентромер).
В последние несколько десятилетий появилось много исследований о том какую роль в различных клеточных процессах играют транскрипты сателлитной ДНК. Транскрипция — это обычный для всех живых клеток процесс синтеза молекул РНК с использованием ДНК.
В частности, было показано, что активная транскрипция сателлитной ДНК может идти в опухолевых тканях. Причем опухоль — это не только раковые клетки, но и микроокружение, участвующее в развитии и поддержании опухоли. Это окружение состоит из различных веществ и клеток соединительной ткани (фибробластов). Для лечения рака используются химиотерапевтические препараты, которые приводят к гибели опухолевых клеток. Однако клетки микроокружения сохраняются, они могут стать причиной рецидива и привести к устойчивости опухоли к лекарственным средствам. Поэтому изучение процессов, происходящих внутри этих клеточных образований, является актуальной задачей для развития онкологических исследований.
«Мы изучали, какое влияние транскрипты сателлитной ДНК оказывают на развитие немелкоклеточного рака легких — одного из самых распространенных онкозаболеваний, которое к тому же довольно плохо поддается лечению», — рассказывает заведующая лабораторией некодирующей ДНК ИНЦ РАН Натэлла Енукашвили.
Ученые обнаружили, что транскрипция сателлитной ДНК в раковых клетках и фибробластах микроокружения опухоли идет по-разному. В первом случае продукты транскрипции сателлитной ДНК были найдены только на поздних стадиях развития немелкоклеточного рака легких. Во втором случае — наоборот, главным образом на ранних стадиях развития опухоли.
Было также показано, что блокирование активности транскриптов сателлитной ДНК в фибробластах микроокружения приводит к снижению способности этих клеток поддерживать и развивать опухоль. Кроме того, оказалось, что продукты транскрипции сателлитной ДНК могут покидать фибробласты и попадать в другие клетки, включая опухолевые.
Чтобы понять какую роль эти транскрипты играют в процессе развития немелкоклеточного рака легких, исследователи создали модель, состоящую из опухолевой легочной ткани и микроокружения из фибробластов. В ходе экспериментов было показано, что блокирование продуктов транскрипции сателлитной ДНК в фибробластах приводит к снижению устойчивости опухолевых клеток легкого к препаратам для химиотерапии.
«Результаты исследования в будущем могут использоваться при разработке комплексных препаратов для лечения онкологии, которые будут нацелены не только на терапию раковых клеток, но и на все компоненты опухоли», — поясняет Натэлла Енукашвили.
Результаты исследования опубликованы в одном из международных научных журналов. Проект поддержан грантами РНФ (№19-74-20102) и Минобрнауки России.