Опухоль прячется за двойной мембраной

Улитка с «переданными» ей генами зеленой водоросли.

В США ежегодно гибнет от рака более полумиллиона человек – рака груди и яичников у женщин, толстого кишечника, простаты и легких – у мужчин. Еще на заре эры молекулярной онкологии пытались проследить наследование опухолей в семьях на протяжении трех, а то и пяти поколений. Nature, Science и специализированные журналы писали о фиаско классической триады – облучение, операция и химиотерапия – в борьбе со злокачественными клетками.

Потом были открыты теломеры, то есть концевые участки хромосом, длина которых в нормальных клетках после каждого деления уменьшается, однако в опухолях они в разной мере удлиняются.

Теломеры в норме надежно защищают концы хромосом от «эрозии» и в то же время считаются ахиллесовой пятой клеток, поскольку с каждым делением уменьшают свою длину. Но в злокачественных клетках они «слипаются» с теломерами других хромосом, о чем сообщили в журнале Nature сотрудники Нью-Йоркского университета, соавторами которых являются специалисты Гарварда. На представленных ими фото отчетливо видны слипшиеся друг с другом хромосомы клеток, полученных учеными из биопсий рака груди.

ДНК в «объятиях» фермента метилазы, присодиняющего к ней метильные группы –СНз, в результате чего выключается активность генов.

В распоряжении врачей насчитывается сегодня около тысячи самых разных ингибиторов и блокаторов, нацеленно бьющих по поверхности раковых клеток с их специфическими белковыми рецепторами. Это, в частности, способствовало тому, что у детей с онкологией резко снизился уровень смертности при острой лейкемии – c 80 до 20%.

Известно, что после относительно благополучного периода, наступающего после лечения – например, после курса химиотерапии, – наступает «возвращение» болезни, причем опухоль обретает устойчивость к дальнейшему лечению. Ситуация связана с тем, что целью лечения является подавление активности протеинов и ферментов в цитоплазме клеток, неудержимое деление которых привело к раку.

Но причина его кроется гораздо глубже, в ДНК хромосом, надежно скрытых за двойной мембраной – оболочкой ядра клетки и вырабатывающих энергию митохондрий, также имеющих две мембраны. Двойные мембраны почти не пропускают в ядра и митохондрии «химию». Это вынуждает увеличивать дозы дорогостоящих средств, «бьющих» по печени и почкам, костному мозгу и иммунной системе.

Современное лечение направлено на «привязывание» терапевтических средств к специфическим белкам-маркерам (рецепторам) на поверхности опухоли. Однако у клеток рака груди, не «отвечающих» ни на один вид подобного воздействия – с чем сталкиваются врачи в 15–20% случаев, – такие рецепторы отсутствуют. Специалисты сиднейского Института медицинских исследований сообщили в журнале Nature Communications, что это происходит в результате аномального метилирования (присоединение метильных групп –СНз) ДНК. Метилирование приводит к «изоляции» генов.

Теломеры (красные и зеленые) сливающихся друг с другом хромосом раковой клетки. Иллюстрации Physorg

Процесс этот весьма динамичен, поскольку гены постоянно включаются и выключаются. Это хорошо видно на примере синапсов – точек соединения нервных клеток, – протеины которых по командам генов синтезируются и распадаются в течение десятков секунд. Об этом известно уже более 20 лет. Но ученые университета в штате Мэриленд сообщили в журнале «Труды АН США» (PNAS), что все сложнее и РНК, синтезированная в нейронах, может передаваться затем следующему поколению и даже поколениям (они проследили такую передачу на протяжении более 25 генераций). Происходит это вследствие того, что нейрональная РНК, испытавшая воздействие стресса, передается затем в клетки, из которых затем получаются спермии и яйцеклетки.

Подобное происходит также с генами фотосинтеза, которые из зеленых водорослей Vaucheria переносятся на хромосому морской улитки Elysia (PNAS, Biological Bulletin). В самом факте передачи РНК между клетками разных типов нет ничего удивительного. Но в Мэриленде открыли переток малых двухцепочных РНК, которые вместе с метильными группами подавляют активность генов. Авторы статьи назвали открытые ими РНК мобильными нейрональными, считая, что передача носителя «антигенной» информации может приводить к случайному выключению геномной защиты и увеличению мутаций, нестабильности генома и клеточной трансформации, проявляющихся случаями рака в семьях.

В университете английского Ноттингема и Детском госпитале Торонто показали, что у детей с нарушенной стабильностью генома число новых мутаций с каждым клеточным делением может возрастать более чем на полтысячи и достигать за полгода 20 тыс. (Nature Genetics). Никто пока не представляет, как подавлять двухцепочные РНК, поэтому в Мэриленде полагают, что будут заняты решением этой проблемы ближайшие 10 лет.

Хочется надеяться, что нынешнее бурное развитие молекулярной онкологии принесет свои плоды раньше «предсказанных» в Мэриленде 10 лет.