08.11.2016/№45

Совместная разработка белорусских и индийских ученых позволит проводить раннюю диагностику рака легких.

Стволовые клетки сохраняют потенциал к развитию в разных направлениях, т. е. способны дать начало многим типам клеток организма. Но в природе существуют еще и стволовые раковые клетки, из которых развивается опухоль. Их в перспективе будет способен определить микрочип – разработка белорусских и индийских ученых. Речь идет о ранней диагностике рака легких, когда болезнь себя еще никак не проявляет. О совместных исследованиях рассказала заведующая лабораторией клеточных технологий Института физиологии НАН Беларуси Лариса НИКОЛАЕВИЧ (на фото).

 

 

Глубинной причиной превращения «законопослушной» клетки организма в раковую является «испорченная наследственность» – фатальные повреждения генетического аппарата. В раковой клетке обнаружены изменения в так называемых генах «социального поведения» или «социального контроля». Эти гены отвечают как за «личную жизнь» клетки (рост, размножение, питание и пр.), так и за ее способность к гармоничному сосуществованию с организмом в целом (умение воспринимать, интерпретировать, реагировать на регулирующие сигналы, которые поступают от организма).

 

Но для развития рака одной этой причины недостаточно. У каждого человека ежедневно появляются десятки тысяч генетически измененных клеток, но далеко не у всех возникает опухоль. Почему? Потому что в организме есть бдительные внешние и внутренние (по отношению к генетически измененной клетке) стражи, задача которых – распознавать и уничтожать потенциально опасные клетки. Внешним стражем является иммунная система, а внутренние присутствуют в каждой клетке и представляют собой специальные белки. В их обязанности входит обнаружение нарушений в генетическом аппарате клетки, остановка ее деления и исправление этих нарушений и, если последнее оказывается невозможным, быстрое и безболезненное уничтожение клетки, представляющей опасность для организма. Этот способ гибели «изнутри» получил название апоптоз. Однако большинство раковых клеток успешно избегает карательных мер как со стороны внутриклеточных стражей, так и со стороны иммунной системы.

 

Как же удается раковым клеткам усыпить бдительность иммунной системы? Они способны гасить иммунные реакции организма.

 

Раковая опухоль представляет собой многочисленное потомство единственной клетки, избравшей путь личного бессмертия в ущерб другим клеточным целям и задачам. Раковая клетка – измененная стволовая, ведь у нее тоже есть свои клетки-предшественницы. Это, как правило, наименее зрелые клетки данной ткани. Иными словами рак – это аномальная регенерация. Онкологическое заболевание часто развивается на почве хронических недугов. Недаром факторами риска развития рака желудка являются хронические гастрит и язва; рака пищевода – воспаление, вызванное длительным воздействием горячей пищи; рака легких – регулярное раздражение табачным дымом.

 

Восстанавливать разрушенные ткани – прямая обязанность стволовых клеток. В очаге хронического разрушения происходит усиленная регенерация, и стволовые клетки работают с перегрузками. На каком-то этапе в программе стволовой клетки может произойти сбой, и вместо спасательных работ на благо организма она начнет спасать саму себя. Так стволовая клетка превращается в раковую, регенерация органа – в рост опухоли. Инструмент возрождения становится инструментом разрушения. Остановить этот процесс и призвана ранняя диагностика.

 

Рискуют заболеть раком легких, прежде всего, люди с «плохой» наследственностью, те, кто связан с химическим производством, подвержен радиационному воздействию, курильщики. Однако воспользоваться услугой экспресс-диагностики сможет любой желающий, конечно, на платной основе. Пока ученые пошагово разрабатывают план научных изысканий. Это, в первую очередь, исследования для идентификации раковых стволовых клеток в опухоли, а затем разработка микрочипа для ранней диагностики рака легкого.

 

Проект зародился во время выставки «Здравоохранение Беларуси – 2016», где присутствовала большая делегация из Индии, которая представила 48 своих компаний. Одна из них демонстрировала биочип для диагностики туберкулеза легких.

 

Гости подробно рассказали о его принципах работы. Тогда и возникла у академических физиологов идея создать похожее устройство, но только уже для обнаружения клеток-предшественниц рака легких. «Новый чип будет похож на этот, но микросхема будет разработана на основе маркера, который нам предстоит установить», – уточнила Л.Николаевич.

 

Как работают подобные устройства? У пациента производится забор мокроты, она затем обрабатывается и помещается на чип, который вставляют в специальный прибор, где считывается и анализируется материал и определяется наличие патогенных клеток.

 

«Мы заинтересовали индийских коллег клеточными технологиями, которые позволяют выделить из биологического материала опухолевые клональные (стволовые) клетки методом клонирования in vitro. Нарастив нужный объем популяции дочерних клеток, начинаем испытывать на них действие химиопрепаратов, которые назначаются пациентам после удаления опухоли. Глобальная задача – подобрать клон-индуцированные препараты для химиотерапии, которые подавляют деление клональных раковых клеток», – пояснила Л.Николаевич.

 

Проект, который назван «Идентификация раннего геномного и иммунологического опухолевого маркера легкого для разработки комплекта прототипов диагностики рака легкого», рассчитан на два года и выполняется совместно с Институтом научного образования и исследований (IISER), Институтом передовых исследований и известной компанией по производству биочипов Molbio Diagnostics Pvt. Ltd. (Индия). Пока в мире такого микрочипа нет. «Сначала мы планируем разработать подходы для выявления маркеров, на их основе будет создана электронная схема. Опытная партия образца будет проверяться на пациентах», – добавила ученая.

 

В лаборатории развиваются два основных направления – оценка клональной гетерогенности опухолей и разработка лекарств для подавления деления клеток в клонах. Гетерогенность – один из важнейших факторов, благодаря которому сообщество опухолевых клеток высоко адаптивно к условиям среды и выживания. Опухоль состоит из многочисленных клонов. После ее удаления какие-то клетки все же остаются, начинают снова делиться. При этом они агрессивны и сохраняют свою жизнеспособность. Борьба с ними идет совместно с хирургами-онкологами РНПЦ неврологии и нейрохирургии и РНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова.

 

Препаратов селективного действия именно на клональные клетки пока не создано. Даже таргетная терапия здесь бессильна. «Мы тестируем различные соединения (вещества, молекулы), способные остановить деление стволовых раковых клеток в организме. Как только найдем такую молекулу, выйдем на отечественный инновационный препарат», – сказала Л.Николаевич.

 

Поэтому мало разработать микрочип экспресс-диагностики, нужно еще и предложить больному лекарство, которое уничтожит патологический процесс. В этих целях ученые института заручились помощью химиков Института физико-органической химии НАН Беларуси, где синтезируются циклодипептиды, способные воздействовать на клональную гетерогенность опухолевых клеток. Эти исследования включены в совместный проект, представленный на конкурс БРФФИ. В рамках ГПНИ «Фундаметальные и прикладные науки – медицине» к научному поиску подключились и специалисты Института экспериментальной ботаники им. В.Ф.Купревича НАН Беларуси, которые из растений выделяют лектины, обладающие противоопухолевым действием. Те соединения, которые будут активны к опухолевым стволовым клеткам, подавляя их деление, и лягут в основу инновационного лекарственного средства.