Как накормить ядом раковые клетки
Белки-транспортеры на опухолевых клетках могут использоваться для лечения рака
NanoNewsNet по материалам Whitehead Institute for Biomedical Research:
Cell surface transporters exploited for cancer drug delivery.
Некоторые белковые молекулы, в высокой концентрации присутствующие на поверхности многих раковых клеток, могут быть использованы в качестве «воронок» для «заливки» в клетки токсичных для них молекул. Ученые Института Вайтхеда (Whitehead Institute) считают, что гиперэкспрессию специфических молекулярных транспортеров можно использовать для доставки в раковые клетки лекарственных препаратов и, основываясь на этой концепции, разрабатывают новую стратегию таргетинга опухолевых клеток.
«Наша работа предполагает новую стратегию лечения рака, в которой используется способность раковых клеток поглощать что-то токсичное, что не поглощается нормальной клеткой», – говорит руководитель исследования научный сотрудник Института Вайтхеда Дэвид Сабатини (David Sabatini), профессор биологии Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) и научный сотрудник Медицинского института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute, HHMI). «В результате эта токсичная молекула убьет раковые клетки. Найдя такие транспортеры на поверхности раковых клеток, можно найти и токсичную для клетки молекулу, которую перенесет тот или иной специфический транспортер. Так мы могли бы получить что-то гораздо более избирательное по отношению к раковым клеткам».
На специальной линии гаплоидных клеток ученые выявили гены, способствующие поступлению в клетки 3-бромопирувата (3-bromopyruvate, 3-BrPA) – потенциального противоракового препарата, проходящего клиническую стадию разработки. Как полагают, 3-BrPA является ингибитором гликолиза – клеточного процесса высвобождения энергии путем расщепления молекулы глюкозы. Так как многие раковые клетки в значительной степени зависят от высокого уровня гликолиза, прерывающие этот путь препараты могут стать эффективными средствами борьбы с опухолями из гликолитических клеток.
С помощью скрининга и секвенирования исследователи идентифицировали ген, кодирующий белок – транспортер монокарбоксилата 1 (monocarboxylate transporter 1, MCT1), – необходимый и достаточный для транспорта в клетки 3-BrPA. Фактически уровень MCT1 на поверхности гликолитических опухолевых клеток является предиктором чувствительности этих клеток к 3-BrPA – чем выше экспрессия MCT1, тем более клетки чувствительны к 3-BrPA. Эксперименты подтверждают, что это справедливо как для in vitro, так и для in vivo моделей и многих линий человеческих раковых клеток.
Корреляция между концентрацией MCT1 и чувствительностью к 3-BrPA может быть использована для прогноза эффективности воздействия этого препарата на конкретные злокачественные опухоли.
Подводя итог, можно сказать, что исследование, проведенное профессором Сабатини и его коллегами, делает MCT1 биомаркером для 3-BrPA. Таким образом, в будущем, если 3-BrPA будет утвержден в качестве лекарственного средства, по уровню экспрессии этой молекулы можно будет предсказать, будет ли чувствительна к нему раковая опухоль конкретного пациента. Ни одна опухоль без MCT1 не будет реагировать на лечение 3-BrPA.
Слева – 3-BrPA-чувствительная раковая клетка с экспрессирующимися на ее поверхности белками-транспортерами MCT1, фактически являющимися биомаркером для потенциального противоопухолевого препарата 3-BrPA. Поступление в клетку 3-BrPA – ингибитора гликолиза – приводит к смерти опухолевой клетки, так как лишает ее энергии.
Справа – резистентная к 3-BrPA раковая клетка, не имеющая маркеров MCT1. Ни одна опухоль без MCT1 не будет положительно реагировать на лечение 3-BrPA. (Рис. wi.mit.edu)
Хотя пока этот подход основан на результатах изучения только одной токсичной молекулы и транспортирующего ее белка, профессор Сабатини считает, что использование этого феномена может быть значительно расширено.
Исследование финансировалось Национальными институтами здоровья (National Institutes of Health) США, Институтом интегративных раковых исследований Дэвида Коха (David H. Koch Institute for Integrative Cancer Research), Национальным научным фондом (National Science Foundation) США и другими организациями. С его подробностями можно ознакомиться на страницах онлайн-издания журнала Nature Genetics: Birsoy et al., MCT1-mediated transport of a toxic molecule is an effective strategy for targeting glycolytic tumors.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
07.12.2012