Недостаток кислорода в опухолевых клетках изменяет экспрессию генов клеток, тем самым способствуя росту рака. Это главный вывод исследовательского проекта, возглавляемого профессором Дитером Ламбрехтсом и доктором. Бернар Тьенпонт (VIB-KU Leuven), опубликованный в известном научном журнале Nature. Результаты имеют далеко идущие последствия, поскольку исследование также доказало, что поддержание надлежащего поступления кислорода в опухоли подавляет эти так называемые «эпигенетические аберрации». Выводы, сделанные в статье, могут в конечном итоге привести к созданию новых противораковых препаратов, нацеленных на кровеносные сосуды или эпигенетические аберрации.
Начало рака, как правило, хорошо изучено: из-за случайности или канцерогенных факторов ДНК одной клетки мутирует, за чем следует быстрое разрастание аномальной клетки. Эти генетические мутации нарушают нормальную функцию клеток, но они полезны для роста и выживания раковых клеток. Но помимо этих генетических изменений, опухолевые клетки также различаются эпигенетически, что связано с тем, как гены экспрессируются, а не с самими генами.
Подходит для широкого спектра видов рака
Хотя эпигенетические изменения не влияют на генетический код, они могут точно так же сильно нарушить функцию генов, что приносит пользу раковым клеткам. Но до сих пор происхождение этих эпигенетических изменений по большей части оставалось загадкой. Ученые из лаборатории профессора Ламбрехта исследовали одно частое эпигенетическое изменение: гиперметилирование или чрезмерное добавление метильных групп к ДНК. Гиперметилирование подавляет экспрессию генов, подавляющих опухоль, тем самым обеспечивая аберрантное поведение клеток и чрезмерный рост опухолей.
Дитер Ламбрехтс (VIB-KU Leuven): "Наше исследование показывает, что эти эпигенетические изменения вызваны окружающей средой опухоли, а точнее нехваткой кислорода, которую мы называем «гипоксией». Кислород требуется ферментам, которые обычно удаляют метильные группы из ДНК. При нехватке кислорода сохраняется слишком много метилирования, вызывая гиперметилирование. Более того, гипоксия объясняет до половины гиперметилирования в опухолях. Хотя мы посвятили большую часть наших усилий опухолям груди, мы также продемонстрировали, что этот механизм оказывает такое же широкое влияние на опухоли мочевого пузыря, толстой кишки, головы и шеи, почек, легких и матки."
Диагностическое и терапевтическое использование
Выявление связи между нехваткой кислорода и ростом опухоли стало результатом анализа более 3000 опухолей пациентов. В качестве следующего шага исследователи подтвердили еще одно предположение: нарушение подачи кислорода в опухоль нанесет удар по прогрессированию рака? Им было приятно увидеть подтверждение этой гипотезы: на мышах они доказали, что нормализации кровоснабжения достаточно, чтобы предотвратить возникновение эпигенетических изменений.
Бернар Тьенпонт (VIB-KU Leuven): "Наши новые идеи могут иметь огромное влияние на лечение рака. Прежде всего, мы могли бы использовать эпигенетические аберрации для мониторинга поступления кислорода в опухоль, что позволит нам лучше прогнозировать поведение опухоли и принимать более обоснованные решения о лечении. Во-вторых, это проливает новый свет на существующие методы лечения кровеносных сосудов. Они не только помогают доставить химиотерапию к опухоли, но и подавляют новые эпигенетические аберрации. Это, в свою очередь, может помочь сделать рецидивы менее агрессивными и, таким образом, оказаться терапевтически полезными."
Следующие шаги
Первая амбиция уже реализуется полным ходом: лаборатория VIB сейчас проверяет, можно ли использовать анализ ДНК опухоли для прогнозирования оксигенации опухоли. Ученые также участвуют в новых исследованиях, направленных на нормализацию кровеносных сосудов. "Мы хотим знать, возможно ли не только подавить, но, возможно, даже обратить вспять некоторые из этих эпигенетических аберраций. Осуществление этих и других новых направлений исследований вселяет в нас большую веру в будущее исследований рака," заключает проф. Lambrechts.