Ученые выявили генный механизм, приостанавливающий развитие злокачественной опухоли мозга

17:30, 5 марта 2022

Открытие способствует разработке новых методов лечения онкозаболевания

Руководитель исследовательской группы Всеволод Мелехин. Фото: пресс-служба УрФУ.

Ученые Екатеринбурга выявили, что ген Клото способен подавлять рост клеток глиобластомы — злокачественной опухоли головного и спинного мозга. Проведенные опыты способствуют разработке новых методов диагностирования и лечения глиобластомы и выполнены при поддержке Министерства здравоохранения РФ. Статья с описанием исследований и их результатов опубликована в научном издании «Journal of Molecular Neuroscience».

В активном состоянии ген Клото (Клото — богиня судьбы в древнегреческой мифологии) производит две формы белка (он также назван именем богини Клото) — более длинную трансмембранную и усеченную секретируемую. Трансмембранная форма белка встраивается в мембрану отдельной клетки и воздействует непосредственно на нее. Секретируемая форма выделяется клеткой в межклеточное пространство, попадает в кровосток и распространяется по организму, воздействуя на многие, в т. ч. отдаленные клетки.

«Мировая наука уже имела данные о том, что ген Клото может подавлять жизнеспособность клеток глиобластомы. Уникальность наших исследований в том, что они проводились именно на секретируемой форме белка Клото. Этот методологический нюанс позволяет немного шире взглянуть на механизмы развития опухолевых заболеваний», — рассказывает Всеволод Мелехин, руководитель исследовательской группы, доцент Уральского федерального университета, сотрудник Уральского государственного медицинского университета и Института медицинских клеточных технологий.

В своих экспериментах екатеринбургские ученые использовали ген Клото, встроенный в плазмиду — замкнутую кольцевую молекулу ДНК, взятую из бактерий. Вместе с ней ген внедрили в клетки глиобластомы. Плазмида не может проникнуть в клетку самостоятельно, для этого исследователи использовали комплекс положительно заряженных ДНК-липидов: они охотно притягиваются к отрицательно заряженной поверхности клетки, сливаются с клеточной мембраной, которая также в основном состоит из липидов, и проходят сквозь нее внутрь клетки.

«Проще доставить ген с помощью вирусных конструкций, которые легко проникают 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.

Помещенный внутрь клеток глиобластомы и находящийся в состоянии гиперактивности, ген Клото вырабатывал одноименный секретируемый белок, который поступал в межклеточное пространство. Проведя три теста, ученые зафиксировали, что через 72 часа производство белка увеличилось почти в 15 раз, жизнеспособность клеток глиобластомы упала на 8%, количество клеток сократилось почти 20% от контрольных значений.

«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 Мелехин.

По словам ученого, проведенные исследования на секретируемой форме белка Клото — это еще один шаг к созданию более эффективных лечебно-диагностических подходов.

Справка

Ген Клото открыт в 1997 году. Наукой установлено, что этот ген оказывает воздействие на процессы старения организма: чем менее активен ген, тем отчетливее признаки преждевременного старения, и напротив, чем выше экспрессия гена, тем дольше продолжительность жизни организма. Прослежены связи поведения гена Клото с такими заболеваниями, как гипертония, сахарный диабет, эмфизема легких, и с другими патологическими возрастными изменениями. В середине 2000-х годов начались исследования влияния гена Клото на развитие онкологических заболеваний — рака легких, молочной железы, печени. Однако сведений о механизмах противоопухолевых эффектов активности гена Клото до сих пор недостаточно.