Komórki nowotworowe są nieubłagane, posiadają dokuczliwą zdolność do wywoływania oporności na aktualne terapie i powodują, że choroba jest ogromnie trudna w leczeniu. Jednak nowe ekscytujące badanie mogło zidentyfikować słaby punkt nowotworu; odkrycie doprowadziło już do niemal całkowitego wyniszczenia choroby w hodowlach komórkowych.
Badanie – ostatnio opublikowane w czasopiśmie – ujawnia, w jaki sposób zmiana struktury chromatyny w komórkach nowotworowych może ułatwić ich zniszczenie.
W jądrze komórkowym DNA jest owinięty wokół białek zwanych histonami. Razem tworzą chromatynę.
Chromatyna ma za zadanie spakować kod genetyczny do jądra komórki. Chromatyna może również regulować, które geny są włączane i wyłączane. Jednak w komórkach nowotworowych chromatyna pomaga im ewoluować i dostosowywać się do terapii nowotworowych, co pozwala im przetrwać.
„Jeśli myślicie o genetykach jako o sprzęcie”, wyjaśnia współautor badania, Vadim Backman, z McCormick School of Engineering na Northwestern University w Evanston, IL, „wówczas chromatyną jest oprogramowanie”.
„Złożone choroby, takie jak rak” – dodaje – „nie zależą od zachowania pojedynczych genów, ale od złożonych zależności między dziesiątkami tysięcy genów”.
Tak więc, Backman i jego współpracownicy postawili sobie za cel chromatynę jako klucz do walki z opornością na raka, a technika obrazowania opracowana w zeszłym roku pomogła im dowiedzieć się więcej o tym skomplikowanym zestawie makrocząsteczek.
Przewidywanie śmierci komórek rakowych za pomocą chromatyny
Nowa technika nazywana jest mikroskopią spektroskopii częściowej (PWS) i umożliwia monitorowanie chromatyny w żywych komórkach w czasie rzeczywistym.
Ponadto naukowcy wyjaśniają, że PWS pozwala im oceniać chromatynę w skali 20-200 nanometrów, które według nich są dokładnym punktem, w którym powstawanie raka wpływa na chromatynę.
Użyli oni PWS do monitorowania chromatyny w hodowanych komórkach nowotworowych. Naukowcy odkryli, że chromatyna ma swoistą „gęstość upakowania” związaną z ekspresją genów, która pomaga komórkom nowotworowym uniknąć terapii.
Analiza wykazała, że bardziej niejednorodna i nieuporządkowana gęstość upakowania chromatyny była związana z większym przeżyciem komórek rakowych w odpowiedzi na chemioterapię. Bardziej konserwatywna i uporządkowana gęstość upakowania była jednak związana z większą śmiercią komórek rakowych w odpowiedzi na chemioterapię.
„Wystarczy spojrzeć na strukturę chromatyny komórki, byśmy mogli przewidzieć, czy przeżyje,” mówi Backman. „Komórki z normalną strukturą chromatyny giną, ponieważ nie mogą odpowiadać, nie mogą badać swojego genomu w poszukiwaniu oporu, nie mogą rozwinąć oporu.”
Celowanie w chromatynę, aby zabić raka
Opierając się na ich odkryciu, badacze postawili hipotezę, że zmiana struktury chromatyny w celu uczynienia jej bardziej uporządkowaną może być jednym ze sposobów zwiększenia podatności komórek nowotworowych na leczenie.
Podczas dalszych badań zespół odkrył, że może zmodyfikować strukturę chromatyny poprzez zmianę elektrolitów w jądrze komórek nowotworowych.
Zespół przetestował tę strategię, stosując dwa leki, które zostały już zatwierdzone przez Food and Drug Administration (FDA): Celecoxib i Digoxin.
Celekoksyb jest obecnie stosowany do łagodzenia bólu, podczas gdy Digoksyna jest stosowana w leczeniu migotania przedsionków i niewydolności serca. Oba leki są jednak również w stanie zmienić gęstość upakowania chromatyny.
Naukowcy połączyli te leki – które określili jako terapie ochronne na chromatynę (CPT) – z chemioterapią i przetestowali je na komórkach rakowych w laboratorium. Według Backmana byli świadkami „czegoś niezwykłego”.
„W ciągu 2 lub 3 dni prawie wszystkie komórki rakowe umarły, ponieważ nie mogły zareagować, związki CPT nie zabijają komórek, restrukturyzują chromatynę, blokując zdolność komórek do ewolucji i adaptacji, to jest ich Achilles „pięta”.
Vadim Backman
Podczas gdy badacze są podekscytowani swoimi odkryciami, ostrzegają, że badania na zwierzętach i ludziach są potrzebne, zanim można będzie wyciągnąć jednoznaczne wnioski.
„Istnieje duża różnica między kulturami komórkowymi a ludźmi”, mówi Backman. „Nigdy nie wiesz, jak środowisko w ludzkim ciele wpłynie na zachowanie raka lub jeśli wystąpią nieprzewidziane skutki uboczne.”
To powiedziawszy, naukowcy zauważają, że zreplikowali swoje odkrycia w siedmiu różnych typach raka, co według Backman jest „bardzo obiecujące”.
