Ученые из Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина нашли принципиально новый способ лечения глиобластомы — злокачественной опухоли головного и спинного мозга. Это открытие поможет разработать новые методы диагностирования и лечения онкологических заболеваний. Научное исследование по созданию перспективных биоматериалов проведено в УрФУ в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030».
Ген Клото (фермент) был открыт в 1997 году. Наукой установлено, что данный ген оказывает воздействие на процессы старения организма. В середине 2000-х годов начались исследования влияния гена Клото на развитие онкологических заболеваний — рака легких, молочной железы, печени. Сведений о механизмах противоопухолевых эффектов активности гена Клото до сих пор недостаточно.
Однако мировая наука уже имеет данные о том, что ген Клото может подавлять жизнеспособность клеток глиобластомы. В своих экспериментах ученые УрФУ использовали ген Клото, встроенный в плазмиду (замкнутую кольцевую молекулу ДНК), взятую из бактерий. Вместе с молекулой ДНК ген был внедрен в клетки глиобластомы. Уникальность исследований состоит в том, что эксперименты проводились именно на секретируемой форме белка Клото. Этот методологический нюанс позволил шире взглянуть на механизмы развития опухолевых заболеваний.
Самостоятельно плазмида не способна проникнуть в клетку, поэтому исследователи применили комплекс положительно заряженных ДНК-липидов: они активно притягиваются к отрицательно заряженной поверхности клетки, сливаются с клеточной мембраной, которая также состоит в основном из липидов, и попадают внутрь клетки.
«Ген проще доставить с помощью вирусных конструкций, которые легко проникают в клетку. Но вирусы обладают способностью встраиваться в геном — совокупность наследственного материала клетки. А использование технологий, связанных с вмешательством в геном, ограничено законодательством и этическими нормами. Плазмида же действует внутри клетки лишь две-три недели, а затем разрушается, не оставляя в геноме клетки ни следа», — поясняет Всеволод Мелехин, руководитель исследовательской группы, доцент Уральского федерального университета, сотрудник Уральского государственного медицинского университета и Института медицинских клеточных технологий.
Помещенный внутрь клеток глиобластомы и находящийся в состоянии гиперактивности, ген Клото вырабатывает одноименный секретируемый белок, который поступает в межклеточное пространство. Проведя три теста, ученые зафиксировали, что через 72 часа производство белка увеличивается почти в 15 раз, жизнеспособность клеток глиобластомы падает на 8%, количество клеток сокращается почти на 20%.
«От ненужных или поврежденных, мутировавших клеток организм избавляется с помощью апоптоза — механизма, который запускает программу самоуничтожения, «суицида» клеток. В клетках злокачественных опухолей механизм апоптоза заблокирован, поэтому они размножаются постоянно и безудержно. Однако в результате нашего эксперимента мы зарегистрировали значимое повышение количество апоптотических клеток», — добавляет ученый.
Исследования на секретируемой форме белка Клото — это еще один шаг к созданию более эффективных лечебно-диагностических подходов в борьбе с онкологическими заболеваниями.