Найден «двигатель» метастазов

— К изучению белков тубулинов, из которых построены микротрубочки — один из компонентов цитоскелета клетки, — мы с коллегами тогда еще и не думали приступать, — вспоминает доцент кафедры патологической анатомии БГМУ кандидат мед. наук Анна Портянко. —  Собирались использовать антитело как маркер нейронов, и мне необходимо было перед началом очередного эксперимента провести рутинную процедуру — подобрать оптимальные условия для проведения иммуногистохимического исследования. В моем распоряжении были антитела к βIII-тубулину, а также ткань толстой кишки с очагом роста — там имелась раковая опухоль с прилежащей нормальной слизистой оболочкой. Собственно, в здоровой слизистой и должны были быть интересующие меня нейроны, которые регулируют перистальтику кишечника. Поскольку в нейронах βIII-тубулин присутствует в больших количествах, предстояло покрасить препараты методом иммуногистохимии и посмотреть, как этот маркер сработает. 

Покрасила — и получила совершенно неожиданную реакцию. Проявились не только нейроны, находившиеся в  стенке кишечной трубки толстой кишки, в ганглиях, но и интенсивно обозначились метки в инвазивном фронте опухоли. Откуда в эпителиальной оболочке взялся βIII-тубулин? В раке толстой кишки он вообще не описан. А тут расположился по периферии опухоли, в той части, которой врастает в окружающие ткани. Такого феномена никто раньше не видел. И мы стали вести научный поиск. Ведь инвазивный фронт — первый этап формирования метастазов. А что если βIII-тубулин играет особую роль? Оказалось, это действительно так. Но, чтобы выяснить детали, нам потребовалось 10 лет, и исследования продолжаются, действие механизма до конца еще не расшифровано. 

Белковый конструктор

Результаты работы, выполненной сотрудниками кафедры патологической анатомии, в т. ч. по госпрограмме научных исследований «Медицина и фармация» (подпрограмма «Фундаментальная и прикладная медицина») и поддержанной Международным научно-техническим центром, получили высокую оценку коллег, причем не только в Беларуси. Особенно после публикации статьи Анны Портянко, Павла Ковалёва, Юлии Горгун и Евгения Чёрствого в Virchows Archiv («Вирховский архив» — журнал Европейского общества патологов). На эту публикацию есть уже более 20 ссылок в мировой научной литературе. Nature Reviews Cancer — медицинский научный журнал, обладающий самым высоким импакт-фактором среди реферируемых изданий, посвященных онкологии, — в обзорной статье известного исследователя резистентности опухолей Марии Кавалариc (Maria Kavallaris) отметил достижение белорусских ученых. Высоко оценили проделанную белорусами работу и участники прошедшего недавно IX Съезда онкологов и радиологов стран СНГ и Евразии.

Не только в научно-популярных публикациях, но и в научной литературе микротрубочки часто сравнивают с «рельсами», по которым внутри клетки с помощью т. н. моторных белков транспортируются органеллы, мембранные пузырьки, митохондрии, рибосомы и другие частицы. В отличие от настоящих рельсов, эти все время в процессе «реконструкции» — собираются и разбираются, меняют направление. Более того, выяснилось, что клеточные «рельсы» могут быть разного химического состава. И от этого зависит, какой «белковый поезд» способен здесь проехать, а какой — нет. 

— Как ни странно, составом этих «рельсов» в мире занимаются очень мало, — поясняет Анна Портянко. — Исследуют все остальное, что происходит в клетке: митотическую активность, процессы апоптоза, фенотипические изменения клетки, эпителиально-мезенхимальный переход. Хотя на самом деле все это может оказаться сторонами одного и того же процесса. Так вот, мы выяснили, что существует вариант строения «рельсов», который определяет характер опухолевых клеток, находящихся непосредственно в инвазивном фронте. Опухоль делится и прорастает в прилежащую здоровую ткань. Проникая в другие органы, она в будущем сформирует метастазы. Это самое опасное. Ведь новообразование может быть достаточно большим, но если не сформированы метастазы, то хирургическое удаление решает проблему. Метастазы же многократно увеличивают опасность. И об этом потенциальном риске говорит появление в транспортной системе клетки нового компонента — βIII-тубулина. Именно он, возможно, управляет метастазированием. Но как опухоль «решает», следует ли ей для более быстрого распространения призвать на помощь этот белок или она без него обойдется, пока остается загадкой.

Стой, ни с места!

Естественно, сразу же была поставлена задача научиться блокировать βIII-тубулин, чтобы остановить развитие метастазов. По мнению ученых, затормозить опухоль, чтобы она никуда не распространялась, гораздо важнее, чем стремиться ее уничтожить или снизить интенсивность деления раковых клеток, на что нацелена сегодня традиционная химиотерапия противоопухолевыми антимитотическими препаратами, так и не решившая проблему снижения смертности от злокачественных новообразований. По сути, проведенное исследование позволяет вести речь о кардинально новом подходе — антимиграционном, если так можно выразиться, и он обещает прорыв. +

В эксперименте, который проводился совместно с сотрудниками лаборатории биотехнологии антител и цитокинов РНПЦ трансфузиологии и медицинских биотехнологий на коммерческих культурах клеток колоректального рака, авторы проекта блокировали этот белок с помощью т. н. малой интерферирующей РНК. Результат появлялся моментально: опухолевые клетки, лишенные «перевозчика», прекращали инвазировать, останавливали движение. Было установлено, что блокирование экспрессии βIII-тубулина в клетках колоректального рака не влияет на их жизнеспособность, однако снижает инвазивную активность в 4 раза. Почему и как это происходит, в деталях еще не известно. Но «медицинский факт» налицо. +

Впрочем, это в эксперименте, в чашке Петри. А в клинике?

Увы, сейчас таких технологий нет. Ведь малые интерферирующие РНК еще не способны проникнуть в клетки организма человека. В перспективе, рассчитывают исследователи, возможности появятся. Или будут придуманы другие молекулярные соединения, способные справляться с той же ролью. Ведь теперь известен главный виновник — белок βIII-тубулин, и научиться им манипулировать с помощью, например, новых лексредств — дело времени. Вполне вероятно, кстати, что поведение βIII-тубулина при колоректальном раке не исключение из правила, а закономерность. Просто до других форм рака исследователи еще не добрались. Но обнадеживает то, что появление βIII-тубулина уже описано зарубежными учеными на многих опухолях. Есть основание предполагать, что и там он ведет себя точно так же. +

Клиника покажет...

Конечно, новшество будет не панацеей, «бомбой» против рака, т. к. ни установить первичный диагноз с его помощью, ни вылечить пациента, блокируя βIII-тубулин, нереально. Но гарантированная консервация опухоли в состоянии, не угрожающем здоровью, во многих случаях может быть выходом из положения. Ведь некоторые онкобольные, находящиеся в преклонном возрасте, опасаются операции, полагая, что она принесет лишние страдания без надежды на благоприятный исход. В таком случае человека стоит держать на профилактическом лечении. В других ситуациях блокада белков, стимулирующих рост метастазов, позволит выиграть время и спокойно готовиться к эффективным радикальным шагам. +

Уже эти новые возможности значат много. Но ученые кафедры патологической анатомии БГМУ установили еще одно уникальное явление. Оказалось, что именно βIII-тубулин не позволяет химиотерапевтическим препаратам успешно реализовать себя и он может служить маркером нечувствительности колоректального рака к химиотерапии. Пока это еще экспериментальные данные, они потребуют подтверждения клиническими испытаниями. Но если результаты терапевтических опытов будут такими же, медицина может получить надежное средство прогнозирования. Проверив наличие белкового маркера, специалист с уверенностью скажет, химиотерапевтические  препараты какой группы следует применять. Удается рассчитать и степень риска развития метастазов в каждом конкретном случае и, в зависимости от результатов, определять частоту регулярных обследований.+

...Перспективу

Исследователи рассчитывают, что созданием препаратов, избирательно воздействующих на белковую мишень и блокирующих ее, рано или поздно ученые-фармакологи и молекулярные биологи займутся (возможно, при участии авторов научного достижения, патентующих сейчас свою находку). Надо полагать, работа их ждет непростая. Ведь изотип βIII, имеющий необычную аминокислотную последовательность, стоит особняком в ряду белков, из которых строятся микротрубочки. Для всех остальных форм тубулинов связывающие лекарственные препараты уже созданы, а для этой пока нет. Остается надеяться, что в обозримой перспективе будет преодолен и последний рубеж.


Дмитрий Патыко
Фото: Евгений Квач
Медицинский вестник, 30 декабря 2016