Мышеловка для метастазов

Перспективная альтернатива химиотерапии рака

Nanonewsnet по материалам Stanford University:
Stanford researchers create 'evolved' protein that may stop cancer from spreading

Чтобы блокировать один из молекулярных клеточных сигнальных путей – триггер отрыва раковых клеток, – другими словами, подавить сигнал, инициирующий метастазирование, ученые создали белок-приманку. Предварительные тесты показали эффективность этой стратегии на мышиных моделях рака; введение биоинженерного белка в значительной степени подавляет метастазирование у мышей с агрессивным раком молочной железы и яичников. Впереди годы испытаний, но это многообещающее начало альтернативного химиотерапии метода лечения.

Группа ученых из Стэнфордского университета разработала белок, блокирующий процесс, необходимый для того, чтобы раковая клетка оторвалась от первичной опухоли, начала свое путешествие по кровеносной системе и дала начало агрессивным новообразованиям в других частях тела. Этот процесс, известный как метастазирование, позволяет раку распространяться и часто предвещает фатальный исход заболевания.

«Большинство онкологических больных становятся жертвой метастатических форм этой болезни», – говорит адъюнкт-профессор биоинженерии Дженнифер Кокрен (Jennifer Cochran), старший автор статьи о новом терапевтическом подходе, опубликованной в журнале Nature Chemical Biology (Kariolis et al., An engineered Axl ‹decoy receptor› effectively silences the Gas6-Axl signaling axis).

Сегодня врачи пытаются замедлить или остановить метастазирование с помощью химиотерапии, но, к несчастью, химиопрепараты не достаточно эффективны и обладают серьезными побочными эффектами.

Ученые из Стэнфорда стремятся остановить метастазирование без побочных эффектов за счет блокирования взаимодействия двух белков – Axl и Gas6.

Молекулы белка Axl находятся на поверхности раковых клеток и готовы к получению биохимических сигналов от молекул Gas6.

Образование связи между двумя молекулы Gas6 и двумя молекулами Axls является сигналом, дающим раковым клеткам возможность покинуть первичную опухоль, мигрировать в другие части тела и образовать новые раковые узлы.

Чтобы остановить этот процесс, доктор Кокрен создала безвредный вариант Axl – продукт белковой инженерии, – действующий как приманка для Gas6. Этот вариант Axl взаимодействует с Gas6 в крови, предотвращая тем самым его взаимодействие с молекулами Axl на поверхности раковых клеток и активацию этого белка.

В сотрудничестве с профессором Амато Джакча (Amato Giaccia), возглавляющим Программу радиационной биологии (Radiation Biology Program) в Онкологическом центре Стэнфордского университета (Stanford University Cancer Center), исследователи испытали эту биоинженерную белковую приманку на мышах с агрессивным раком молочной железы и яичников.

Внутривенное введение инженерного белка резко снизило количество метастазов у подопытных животных. У мышей с раком молочной железы количество метастатических узлов было на 78 процентов меньше, чем у контрольных животных. В группе мышей с раком яичников этот показатель составил 90 процентов.

«Это очень перспективный метод терапии, который в доклинических экспериментах показывает себя как эффективный и нетоксичный», – говорит профессор Джакча. «Он может открыть путь к новому подходу к лечению рака».

Грэг Лемке (Greg Lemke) из лаборатории молекулярной нейробиологии в Институте биологических исследований Солка (Salk Institute for Biological Studies) назвал результаты этого исследования «ярким примером возможностей биоинженерии» в разработке новых терапевтических подходов к лечению метастатического рака.

«Особенно замечательна в этой работе аффинность белка-приманки», – говорит Лемке, признанный авторитет по белкам Axl и Gas6, не принимавший участия в стэнфордских экспериментах. «Эффективность связывания белка-приманки с Gas6 до ста раз выше, чем у природного белка Axl. Он просто впитывает в себя Gas6 и выводит его из строя».

Подход ученых из Стэнфорда основан на том, что все биологические процессы приводятся в действие взаимодействием белков – молекул, пространственно соответствующих друг другу по принципу ключа и замка. Именно это соответствие позволяет им выполнять все функции, необходимые для жизни биологических объектов.

В природе белки эволюционируют на протяжении миллионов лет. Но биоинженеры разработали способы ускорения процесса улучшения этих крошечных молекул с помощью технологии, называемой направленной эволюцией.

С помощью генетических манипуляций доктор Кокрен и ее группа создали миллионы незначительно отличающихся друг от друга последовательностей ДНК. Каждая из этих последовательностей кодировала отличные друг от друга варианты Axl.

Затем, оценив свыше 10 миллионов вариантов Axl с помощью высокопроизводительного скрининга, исследователи нашли вариант, наиболее прочно связывающийся с Gas6.

Чтобы сделать заключение о безопасности и эффективности использования этого метода в клинической практике, нужны еще годы работы: сначала биоинженеры должны наладить производство достаточных количеств Axl и получить чистый материал для испытаний, а затем ученые-клиницисты должны провести доклинические испытания и испытания на животных. Это дорогостоящие и трудоемкие шаги.

Но первые результаты вселяют надежду на то, что на основе стэнфордского подхода может быть разработан нетоксичный метод борьбы с метастатическим раком.

Профессор медицины Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) ведущий научный сотрудник Института рака Дана-Фарбера (Dana-Farber Cancer Institute) Гленн Дранофф (Glenn Dranoff) – автор рецензии на статью стэнфордских ученых. Никак иначе не связанный с их работой, он так отозвался об этом исследовании: «Это красивая биохимия, и в ней есть некоторые нюансы, которые делают ее особенно интересной».

Опухоли часто используют больше чем один способ обеспечения своего выживания и распространения. У Axl есть два родственника – Mer and Tyro3, – тоже способные стимулировать метастазирование. И Mer, и Tyro3 также активируются белком Gas6.

«Таким образом, одна терапевтическая приманка потенциально может оказывать воздействие на все три родственных белка, играющих важнейшую роль в развитии и прогрессии рака», – поясняет профессор Дранофф.

Профессор Джакча и доктор Кокрен являются научными консультантами Ruga Corp, биотехнологического стартапа в Пало-Альто (Palo Alto), который получил от Стэнфордского университета лицензию на данную технологию.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
25.09.2014