Карцинома – злокачественная опухоль, которая развивается из клеток кожи, слизистых оболочек и многих внутренних органов. Раковые клетки могут быстро перемещаться в организме (с током лимфы и крови) и образовывать новые очаги опухоли. Широко известный препарат цисплатин содержит тяжелый металл, платину, который связывается с ДНК и нарушает ее функции. Такое воздействие препятствует делению клетки и приводит к ее гибели. Помимо раковых клеток, страдают другие активно делящиеся клетки: слизистых оболочек, крови, костного мозга, половых желез. Изучая механизм программируемой гибели клеток, который запускается подобными препаратами, медики постепенно повышают эффективность противоопухолевой терапии.
Сотрудницы факультета фундаментальной медицины МГУ Евгения Прохорова и Гелина Копеина разработали уникальную методику выделения ядер из клеток человека. Ученые исследовали активность каспаз (ферментов, расщепляющих белки и способствующих успешному протеканию апоптоза, одного из механизмов программируемой гибели клеток) и их роль в ядре клеток при апоптозе. Разработанная методика подходит для любых клеток млекопитающих. Ученые доказали ее эффективность, наблюдая процесс с помощью особо точного микроскопа (конфокальной флуоресцентной микроскопии) и метода, позволяющего определить специфичные белки (вестерн-блот-анализа).
«В ходе работы мы показали, что химиотерапевтический препарат цисплатин запускает переход каспаз из цитоплазмы в ядро в клетках карциномы яичника, карциномы шейки матки и рака груди. При воздействии цисплатина на раковые клетки происходит массовое повреждение ДНК, что приводит к активации специальных ферментов – инициаторных каспаз-2, -8 и -9», – рассказал заведующий лабораторией исследования механизмов апоптоза МГУ, доктор биологических наук Борис Животовский.
Вестерн-блот-анализ, измерение активности ферментов и флуоресцентная микроскопия помогли доказать, что во время программируемой гибели клетки сразу четыре вида каспаз (эффекторная каспаза-3 и инициаторные -2, -8 и -9) одновременно перемещаются в неразрушенное ядро и ускоряют его распад.
Видимо, описанный механизм требуется клетке для ускорения программируемой гибели. Содержимое ядер (ДНК, РНК, белки) при попадании в окружающие ткани может стать иммуногенным фактором, то есть вызвать реакцию иммунитета, как на чужеродные объекты. Иммунный ответ, в свою очередь, может привести к воспалению ткани. Кроме того, «опасный» генетический материал, находящийся в ядре, может перенести информацию в другие клетки и ткани, поэтому уничтожить ядро во время апоптоза «аккуратным» образом, в том числе с помощью каспаз, очень важно для поддержания нормальной работы тканей. Этот процесс играет значимую роль не только в гибели клеток, которые были обработаны ДНК-повреждающими агентами, но и при стимуляции так называемых рецепторов смерти – рецепторов на клеточной мембране, запускающих апоптоз по сигналу снаружи.
«Обнаружение новых процессов в механизме программируемой гибели клеток расширяет горизонты знаний о действии химиотерапевтических препаратов на опухолевые клетки и позволяет увеличить эффективность существующего противоопухолевого лечения. Более того, обнаруженный механизм подчеркивает важность «аккуратного» распада ядра в условиях апоптоза, чтобы «вредное» содержимое ядра не попало в окружающие ткани», – пояснил ученый.