КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-74-10096
НазваниеМеханизмы радиорезистентности стволовых клеток немелкоклеточного рака легкого человека
Руководитель Пустовалова Маргарита Витальевна, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" , г Москва
Конкурс №41 - Конкурс 2019 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-211 - Радиобиология
Ключевые слова онкология, немелкоклеточный рак легких, опухолевые стволовые клетки, повреждения ДНК, репарация ДНК, регуляция транскрипции, апоптоз, аутофагия, радиорезистентность, ионизирующее излучение
Код ГРНТИ76.03.29
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
В последние годы активно развивается теория иерархической организации клеток злокачественных новообразований. Особый интерес вызывает факт существования особых опухолевых клеток, сходных со стволовыми клетками нормальных тканей по ряду функциональных и молекулярно-биологических особенностей. Эти клетки, получившие в литературе название опухолевых стволовых (или подобных стволовым) клеток (ОСК), обладают аномальной резистентностью к радиационным и химическим воздействиям. Предполагается, что именно ОСК отвечают за метастазирование злокачественных новообразований и пост-терапевтические рецидивы. Радиотерапия и химиотерапия с использованием препаратов на основе платины применялись в течение последнего десятилетия в качестве основной схемы лечения III стадии немелкоклеточного рака легкого человека (НМРЛ). Однако, устойчивость опухолевых клеток к лечению остается основным фактором, ограничивающим успешный терапевтический исход. Традиционная лучевая терапия нацелена на основную массу опухоли и оказывает ограниченное влияние на пролиферацию ОСК внутри нее. В то же время компоненты опухолевого микроокружения, включающие эндотелиальные клетки, иммунные клетки и ассоциированные с опухолью фибробласты, которые участвуют в формировании внеклеточного матрикса, играют решающую роль в регуляции функций опухолевых клеток и прогрессировании заболевания. Полагают, что факторы, выделяемые клетками микроокружения опухоли регулируют самообновление и дифференцировку ОСК. Важную роль в обеспечении клеточной коммуникации и обмена веществами между опухолевыми клетками и клетками опухолевого микроокружения играют внеклеточные везикулы, в частности экзосомы (онкосомы). Они регулируют рост опухоли, метастазирование, лекарственную устойчивость (посредством транспортировки ассоциированных с опухолью ДНК, мРНК, микроРНК и белков), ангиогенез, ускользание от иммунного ответа и другие процессы. Онкосомы, как носители молекулярной информации, паракринным и/или аутокринным путем участвуют в передаче информации между клетками микроокружения и опухоли (в том числе ОСК), а также в поддержании гомеостаза этих клеток и осуществлении механизмов диссеминации опухолевых клеток внутри организма. Показано, что транспортируемые экзосомами микроРНК также ответственны за устойчивость клеток НМРЛ к лучевой терапии. МикроРНК играют важную роль в регуляции канцерогенеза, самообновлении и дифференцировке опухолевых (в том числе ОСК) клеток и лечении рака. Репарация двунитевых разрывов (ДР) ДНК, индуцированных ионизирующим излучением, в популяции ОСК протекает более эффективно, чем в остальных клетках опухоли. В связи с этим крайне актуальной задачей является выяснение роли онкосом и содержащихся в них микроРНК, секретируемых облученными клетками НМРЛ в регуляции экспрессии белков, участвующих в процессах репарации ДР ДНК.
В настоящее время ведутся активные исследования особенностей ОСК, в том числе и механизмов их повышенной устойчивости к воздействию ионизирующего излучения. В последнее время в большом количестве работ показано, что транскрипционный фактор FRA-1 (FOS Related Antigen 1), входящий в состав комплекса AP-1, является ключевым звеном в клональной селекции и клеточной пластичности, а также в регуляции эпителиально-мезенхимального/мезенхимально-эпителиального переходов (ЕМТ/МЕТ). Считается, что именно клоны, с повышенной экспрессией FRA-1, обладают высокой пластичностью и подвергаются положительной селекции во время многоступенчатой опухолевой прогрессии, а также ответственны за резистентность опухоли к химио и лучевой терапии. Однако, несмотря на большое количество экспериментальных и клинических работ, по-прежнему актуальным является выяснение механизма влияния FRA-1 и других компонентов транскрипционного комплекса АР-1 на развитие резистентности ОСК НМЛР к воздействию ионизирующего излучения.
Целью настоящего проекта является изучение клеточно-молекулярных механизмов повышенной устойчивости ОСК НМРЛ к воздействию ионизирующего излучения и поиск путей ее снижения.
Для получения ОСК (радиорезистентные клоны) НМРЛ будет использован разработанный коллективом метод фракционированного облучения опухолевых клеток с последующим культивированием выживших клеток. Будут изучены ключевые показатели, определяющие клеточную радиорезистентность ОСК: особенности репарации двунитевых разрывов ДНК; регуляции транскрипционного отклика; контроля клеточного цикла и регуляции пролиферации; инициации клеточной гибели по механизмам аутофагии и апоптоза. Особое внимание планируется уделить изучению биофизических характеристик, количественного молекулярного (с акцентом на НМЛР-специфические белки и микро-РНК) состава и биологических эффектов секретируемых ОСК экзосом на аутокринное (ОСК) и паракринное (фибробласты легкого эмбриона человека) поддержание радиорезистентного фенотипа ОСК. Кроме того, важным и новым подходом будет поиск фармакологических модуляторов синтеза экзосом и других ключевых процессов развития радиорезистентности и аутофагии в ОСК. В наших неопубликованных работах было показано, что аутофагия, представляющая собой программу выживания клеток в неблагоприятных условиях, особенно активирована в ОСК. Ингибирование аутофагии приводило к усилению гибели этих клеток по механизму апоптоза. Другим важным звеном, обуславливающим высокую радиорезистентность ОСК, является р53-зависимая система сохранения стабильности генома. Через активацию онкосупрессора р53, приводящего к увеличению в клетках содержания зрелых микроРНК типа mir34, запускается остановка прохождения стадий клеточного цикла. Активность системы сохранения стабильности генома в опухолевых клетках снижена. Мы предполагаем, что в радиорезистентных клонах, в отличие от тотальных опухолевых клеток, повышена эффективность репарации двунитевых разрывов ДНК, а интенсивность аутофагии преобладает над апоптотическими процессами. Сравнительная характеристика молекулярных сигнатур (белки, микро-РНК) экзосом, процессов аутофагии, апоптоза и функционирования р53-зависимой системы сохранения стабильности генома в тотальной популяции опухолевых клеток и ОСК будет являться одной из задач планируемого нами исследования. Вместе с этими показателями предполагается оценить активность генов (FOSL1, MMP, TIMP, Rho и др), на процессы миграции и ЕМТ/МЕТ в этих же популяциях до и после радиационного воздействия.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ