Рак - общеизвестно трудно поддающееся лечению заболевание. Мало того, что существует большое разнообразие видов рака, требующих специализированного лечения для каждого типа, раковые клетки внутри человека могут трансформироваться и делать ранее эффективные терапевтические средства неэффективными. Таким образом, существует постоянная потребность в поиске новых эффективных лекарств. Исследования доктора Норихико Наказавы в отделении клеток G0 Окинавского института науки и технологий (OIST) под руководством профессора Мицухиро Янагиды могут помочь облегчить процесс открытия. Это исследование было опубликовано в Genes to Cells.
Раковые клетки отличаются от нормальных клеток по многим параметрам. В частности, злокачественные клетки демонстрируют гораздо более высокую скорость репликации и пролиферации, чем нормальные. Быстрый рост этих клеток может привести к образованию опухоли и метастазированию или распространению рака на другие части тела. К счастью, ученые смогли использовать эти свойства для создания новых методов лечения. Поскольку белки, участвующие в репликации ДНК, значительно более активны в раковых клетках, чем в нормальных, исследователи обнаружили, что лекарства, нацеленные на эти белки, будут непропорционально воздействовать на злокачественные клетки. Эти препараты предназначены для воздействия только на активные белки, так что, хотя те же самые белки существуют в нормальных клетках, большинство нормальных клеток во время лечения будут содержать неактивные белки и, следовательно, не будут затронуты.
Доктор. Исследования Наказавы были сосредоточены на использовании специфического противоракового препарата ICRF-193, который нацелен на белок, называемый ДНК-топоизомеразой II. В рамках своего исследования д-р Наказава обрабатывал делящиеся дрожжи с помощью ICRF-193 и наблюдал за эффектами. Как правило, во время размножения клеток ДНК копируется, так что клетка временно содержит в два раза больше ДНК, чем обычно. Эти две копии хромосомной ДНК тянутся к разным концам клетки белковой структурой, называемой митотическим веретеном. После разделения хромосомной ДНК клетка начинает делиться на две идентичные дочерние клетки.
Когда д-р Наказава обрабатывал делящиеся дрожжи с помощью ICRF-193, он заметил, что клетки, по-видимому, с трудом разделяются после того, как произошла репликация ДНК. Вместо нормального разделения митотическое веретено, по-видимому, продолжало удлиняться, несмотря на то, что не удалось полностью разделить две копии ДНК, создавая дугообразную форму, пока в конечном итоге не сломалось посередине. Этот «выгнутый и защелкнутый» вид, по-видимому, был уникальным для клеток, обработанных ICRF-193.
Исследователи могут использовать этот «выгнутый и защелкнутый» внешний вид для поиска других препаратов, которые действуют таким же образом на белки делящихся дрожжей. Механизм репликации и связанные с ДНК белки делящихся дрожжей высококонсервативны и, таким образом, очень похожи на другие организмы, включая человека. Из-за этого сходства лекарства, воздействующие на эти белки делящихся дрожжей, вероятно, будут воздействовать на родственные высокоактивные белки при раке человека. Это исследование делает возможным использование делящихся дрожжей вместо человеческих клеток в процессе открытия новых лекарств от рака.
Есть много недостатков в использовании клеток человека на начальных этапах создания новой терапии. Ученым часто приходится тестировать большое количество соединений, чтобы найти то, которое эффективно против конкретной цели. Забота о клетках человека требует больших затрат, и для их роста требуется много времени и особые условия. По словам доктора Наказава, «делящиеся дрожжи представляют собой относительно быструю, простую в использовании модельную систему с низкой стоимостью», что делает ее выгодной для использования в тестах на наркотики. Время и стоимость часто являются основными препятствиями в процессе разработки лекарств, поэтому любые открытия, ускоряющие процесс, могут помочь пациентам быстрее получить следующее лекарство от рака.