Как золото заставляет раковые клетки совершать «самоубийство»: в чем ценность нового исследования украинских ученых

Адресная доставка лекарств 

То, что обычно называют словом «рак», на самом деле объединяет сотни различных типов этого заболевания. Общее у них то, что та или иная клетка «ломается» и начинает делиться бесконечное количество раз. Это плохо, потому что нормальные клетки в нашем теле обычно делятся лишь до определенного предела — около полусотни раз.

Но в целом у этих типов заболеваний очень много различий. Поэтому и лечат их разными способами. А разговоры про «лекарства от рака», которые раз и навсегда решат эту проблему — к сожалению, только мечты. По крайней мере, с точки зрения современной науки и медицины.

Один из традиционных подходов к лечению — химиотерапия. Для нее используются специальные препараты, которые убивают раковые клетки. Чем больше таких лекарств, тем лучше они это делают. Проблема в том, что другим, здоровым клеткам, они также вредят. Поэтому у этих препаратов есть серьезные побочные эффекты.

Ученые уже давно думают над тем, как «сфокусировать» действие таких препаратов именно на клетках опухолей таким образом, чтобы лекарство не осуществляли «ковровые бомбардировки» всего организма. Для этого их надо как-то доставлять именно к опухоли, где они будут работать, и никуда больше.

Например, их можно присоединить к наночастицам железа, ввести в кровяное русло и управлять их движением с помощью магнитного поля. Такие исследования проводятся в Институте экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии (ИЭПОР) имени Р.Е. Кавецкого НАН Украины.

Это лишь один из возможных путей использования наночастиц в онкологии. В целом, наночастицы могут быть различными и присоединять к ним можно не только лекарства, но и, например, белки нашего организма.

Белки (или протеины) — это огромная группа крупных, сложных и очень важных молекул. Без них жизнь вообще не может существовать. Для поддержания работы даже простейшей бактерии нужны тысячи белков. В человеческом организме их десятки тысяч.

Среди примеров, известных еще со школы, — гемоглобин. Это железосодержащий белок, который занимается тем, что доставляет молекулы кислорода к клеткам нашего организма и забирает у них молекулы углекислого газа. Другой широко известный белок — инсулин, который выделяют клетки поджелудочной железы. У некоторых людей с сахарным диабетом его вырабатывается недостаточно, поэтому инсулин приходится вводить в организм через инъекции.

«Часовой генома»

Но множество менее известных широкой публике белков выполняют очень важные функции. Один из них называется p53. Среди прочего, он контролирует процесс деления клеток — того самого, что при определенных обстоятельствах может превратить клетку в раковую. Он также принимает решение о гибели клетки. Специалисты называют этот процесс апоптоз. Это предохранительный механизм, который позволяет организму избавиться от клетки до того, как она успела наделать бед.

О связи p53 с раком исследователи знают давно. Например, часто в раковых клетках ген, кодирующий этот белок, оказывается мутировавшим — сломанным. Это не случайно, ведь если бы он работал исправно, то боролся бы с опухолью.

Поэтому исследователи работают над тем, чтобы использовать этот белок для борьбы с опухолями. Например, ген, его кодирующий, можно доставить в клетку и заставить ее производить этот белок для своей защиты. Это чем-то напоминает технологию создания некоторых вакцин. К безвредному для человека вирусу присоединяют нужный ген и «заражают» этой конструкцией организм человека.

Но на практике создать такую технологию значительно сложнее, чем это может показаться на первый взгляд. По разным причинам конструкция может или не попасть внутрь клетки, или если это и произойдет, белок может не синтезироваться.

Поэтому украинские ученые решили научиться доставлять нужные белки в раковые клетки другим способом — с помощью наночастиц золота.

Почему золото?

«Потому что это один из самых инертных металлов. В отличие от других металлов, он почти не вступает в химические реакции. А чтобы его растворить, нужна “смесь концентрированных соляной (HCl) и азотной (HNO3) кислотцарская водка”», — объясняет заведующая лабораторией ИЭПОР им. Р.Е. Кавецкого НАН Украины Елена Кашуба.

Исследователи пробовали использовать серебро, но его коллоидные растворы очень нестабильны. А с золотом, в частности с его наночастицами, различные исследователи работают уже давно. На этот раз они использовали частицы размером от 5 до 50 1 нанометр — миллиардная доля метра, примерно такой размер имеет молекула сахарозы — обычного сахарананометров.

Новое дыхание старых лекарств 

К наночастицам золота исследователи присоединили белок p53, о котором мы уже упоминали, а также белки из семейства MRPS18. Они выполняют различные функции, в частности, ранее Елена Кашуба вместе с коллегами показала, что один из них (MRPS18-2) может наделять обычные клетки свойствами стволовых.

Действие таких наночастиц с присоединенными белками исследователи испытали на культурах клеток рака простаты различной степени агрессивности (менее агрессивная PNT2 и РС3, полученная из агрессивного типа рака предстательной железы). Оказалось, что под их действием в части клеток действительно запускается процесс гибели.

Но кроме этого, исследователи решили проверить, как эти культуры клеток реагируют на два препарата, используемые в лечении рака простаты — винкристин и доксорубицин. Оказалось, что присутствие наночастиц золота с белками делает раковые клетки значительно более чувствительными к этим лекарствам.

Например, в одном из экспериментов чувствительность клеток агрессивного типа рака РС3 к доксорубицину повысилась в 40 раз. У менее агрессивных клеток PNT2 чувствительность к этому препарату также выросла, но примерно в 5 раз.

Ранее никто из ученых не получал подобных результатов, которые показывают, как клетки рака можно сделать более чувствительными к известным препаратам.

Так можно ли таким образом лечить злокачественные опухоли?

Если даже и так, то до этого еще очень далеко. Ведь потенциальная технология не прошла проверку даже на животных, не говоря уже о клинических исследованиях. В ближайшее время Елена Кашуба вместе с соавторами работы планирует опубликовать ее результаты и надеется, что другие исследователи также смогут продолжить работу в этом направлении.

Исследовательница говорит, что в науке часто невозможно предугадать, куда именно надо двигаться, что действительно понадобится, а о каких результатах сразу забудут. Иногда исследования, на которых поставили крест, становятся вновь актуальными спустя десятилетия.

«Как сказал десятый президент Института Вейцмана профессор Даниэль Зайфман, “если бы мы занимались тем, что совершенствовали свечу, мы бы никогда не придумали лазер”. Мы бы изобретали разные по форме свечи, возможно жгут был бы из другого материала, или свеча толще, однако к лазеру мы бы не приблизились», — говорит исследовательница.

Поэтому в науке нужно проверять различные идеи, а время покажет, к чему они приведут.