Перспективы изучения раковых клеток
Обновлено: 08.06.2024
Перспективы изучения раковых клеток
В течение нескольких последующих десятилетий исследования рака будут продвигаться в нескольких направлениях. Вначале будут продолжаться дальнейшие исследования взаимосвязи между белками внутриклеточных сигнальных цепей, в результате которых будет получено больше информации о деталях их функционирования. Эта информация может быть использована для идентификации новых мишеней действия противоопухолевых средств.
На самом деле принципы разработки противораковых средств будут претерпевать существенные изменения, связанные с эволюцией наших представлений о строении и метаболизме раковой клетки, разработкой экспресс-методов построения трехмерной структуры белков-мишеней и новых методов конструирования лекарственных препаратов in silico, которые сделают ненужными проведение трудоемкого и дорогого скрининга сотен и тысяч химических соединений, а также с внедрением новых методов доклинического моделирования эффективности лекарственных препаратов, до применения их у больных на первой стадии клинических испытаний.
Одновременно развитие методов функционального скрининга генома позволит классифицировать подтипы опухолей, обладающие различной чувствительностью к новым поколениям лекарственных препаратов.
Наряду с перечисленными практическими аспектами, значительно возрастет объем наших теоретических знаний в области причин возникновения злокачественных опухолей. Вполне вероятно, например, что окажется возможным сформулировать некоторые закономерности, которым подчиняется трансформация клеток человека, что позволит понять, почему в геноме различных типов раковых клеток существуют и взаимодействуют различные типы мутантных аллелей.
Мы также больше узнаем о патогенезе рака. Обычно глубина наших знаний определялась концептуальными моделями, в которых мутации были движущими силами в развитии опухоли. Однако в настоящее время кажется вероятным, что преимущественное развитие опухоли в одних тканях, по сравнению с другими, определяется негенетическими механизмами, особенно воспалением. Таким образом, мы больше узнаем о том, каким образом эти негенетические механизмы, которые рассматриваются как процессы, промотирующие развитие опухоли, взаимодействуют с мутантными аллелями в геноме предраковых клеток и приводят к развитию злокачественной опухоли.
Это также должно позволить нам глубже проникнуть в причинные механизмы рака, о которых в настоящий момент мало что известно, за исключением случаев рака, вызванного курением. Все это, в свою очередь, окажется чрезвычайно полезным, поскольку позволит изменить наш рацион и образ жизни с тем, чтобы понизить смертность от онкологических заболеваний в большей степени, чем это сейчас возможно при использовании различных лекарственных препаратов, которые предлагаются химиками, биохимиками и фармакологами в качестве новых средств лечения рака.
Одним из показателей многоступенчатости опухолевого процесса служит определенный возраст,
характерный для развития заболевания.
Данные любезно предоставлены Национальным институтом исследования рака.
Развитие опухоли можно сравнить с многоактной драмой. По крайней мере шесть этапов проходят здоровые клетки, прежде чем постепенно превратиться в полностью злокачественные. Вероятно, на каждом этапе происходят изменения генотипа, и, таким образом, фенотипа клеток. Такая сложность развития опухолевого процесса находит себе логическое оправдание: на пути растущей опухоли находится много барьеров, каждый из которых препятствует вступлению клеток в очередную стадию ее образования. Соответственно, каждый этап многоступенчатого развития опухоли представляет собой успешное преодоление очередного барьера на пути продвижения клеток к состоянию злокачественного, агрессивного роста.
Такая сложная система противоопухолевой защиты организма является высокоэффективной. Возможно, что на протяжении жизненного периода человека подавляющее большинство первичных опухолей не проходит все этапы, приводящие к развитию диагносцируемых злокачественных новообразований, представляющих угрозу для жизни. Вероятно, у всех людей преклонного возраста в различных органах присутствуют сотни, а может быть, тысячи клонов предраковых клеток, переходу которых в злокачественные опухоли препятствуют концентрические линии защиты, связанные со всеми клетками и тканями.
К ним принадлежат механизмы, регулирующие вхождение клеток в состояние покоя и в апоптоз при активации онкогенов, переход в состояние покоя и кризиса при возобновлении циклов роста и деления, механизмы блокирующие доступность растущей опухоли к кровеносным сосудам, и механические барьеры, физически ограничивающие наиболее агрессивные и инвазивные раковые клетки.
Однако рак развивается, и у 20% населения западных стран многочисленные этапы развития опухоли достигают завершения. Очевидно, что вероятность развития опухолей существенно увеличивается под влиянием различных канцерогенных факторов, с которыми наш организм сталкивается на протяжении жизни, таких как рацион и образ жизни. Сейчас мы знаем, что такие факторы, как курение, потребление избыточного количества жира и мяса, воздействие излучения, полнота и отсутствие беременностей в значительной степени увеличивают риск развития различных раков. Иногда известно, что каждый из этих факторов оказывает прямое или непрямое действие на индукцию генетических изменений, приводящих к образованию мутантных генов, участвующих в различных этапах развития опухоли.
Генетический механизм, управляющий двумя этими этапами, пока остается совершенно непонятным.
Цель раковых исследований состоит в том, чтобы составить полный список всех дефектов, необходимых для превращения здоровой клетки в опухолевую. В свою очередь, это позволит исследователю написать биографию возникшей раковой клетки, в которой будет подробно задокументирован каждый шаг ее образования. В заключение, по мере того как будут выяснены детали этого сложного пути, будут найдены молекулярные мишени для действия лекарственных средств.
При развитии колоректальных раков малигнизация инициируется мутациями в АРС гене,
а различные стадии развития опухоли связаны с возникновением дополнительных мутаций.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Хотите узнать больше о деятельности МАГАТЭ? Подпишитесь на нашу ежемесячную электронную рассылку, чтобы быть в курсе самых важных новостей, получать аудио- и видеоматериалы и многое другое.
Лечение рака печени с использованием современного метода лучевой терапии — стереотаксической радиотерапии всего тела.
(Фото: Национальный институт рака, Египет)
Когда в 1901 году для лечения рака впервые применили излучение, это ознаменовало собой настоящую революцию в медицине. Однако этот метод получил свое развитие лишь с появлением определенных инновационных технологий. Сегодня благодаря прогрессу в области физики, технологий и вычислительной техники методы лучевой терапии становятся существенно более точными, эффективными и безопасными, а МАГАТЭ способствует тому, чтобы пациенты во всем мире имели доступ к передовым достижениям радиотерапии.
«Эти достижения могут позволить повысить качество жизни пациента в период лечения. А в случае со многими формами рака — сделать лечение более точечным, снизить вероятность рецидивов и повысить показатели выживаемости, — говорит Мэй Абдель-Вахаб, директор Отдела здоровья человека МАГАТЭ. — Кроме того, некоторые новые технологии, среди которых стереотаксическая радиотерапия всего тела (СРВТ), могут дополнить современные методы иммунотерапии путем повышения иммуногенности раковой опухоли».
Ежегодно во всем мире диагностируют более 14 миллионов новых случаев раковых заболеваний. Около половины онкологических больных на том или ином этапе лечения проходят курс лучевой терапии (см. вставку «Наука»), которая часто используется в сочетании в другими методами, такими как хирургическое вмешательство и химиотерапия.
Многие развивающиеся страны сталкиваются с трудностями в освоении новых методов и технологий. МАГАТЭ содействует странам по всему миру в организации и осуществлении программ подготовки кадров в области лучевой терапии и безопасном освоении передовых технологий. «МАГАТЭ активно помогает странам оказывать качественные услуги лучевой терапии, чтобы все пациенты получили доступ к этим инструментам и методам, позволяющим спасать жизни людей, и могли пользоваться ими», — отмечает Абдель-Вахаб.
Эта сфера стремительно развивается: СРВТ — лишь один из новых методов лучевой терапии. Мы намерены тесно взаимодействовать с МАГАТЭ, чтобы оставаться в авангарде, и при этом расширить содействие другим странам и сотрудничество с ними. Тарек Шуман, заведующий отделением радиационной онкологии Национального института рака, Египет
Цель лучевой терапии
Целью лучевой терапии является максимально эффективное и безопасное лечение опухоли с использованием излучения при сведении к минимуму поражения прилегающих здоровых тканей и критических органов. Для этого специалистам необходимо прежде всего тщательно обследовать опухоль и составить план лечения с использованием диагностической визуализации и инструментов планирования. Затем с помощью аппарата лучевой терапии они производят безопасное воздействие на опухоль тщательно рассчитанной дозой излучения.
С помощью увеличения дозы излучения можно убить больше раковых клеток, но при этом возрастает риск поражения прилегающих здоровых тканей. «Поэтому обеспечение точечного воздействия на опухоль и тщательного соблюдения дозы излучения крайне важно для безопасности и эффективности лучевой терапии, — говорит Абдель-Вахаб. — Многие нынешние достижения в области лучевой терапии основываются на корректировке и совершенствовании этих двух составляющих».
Планы лечения рака становятся более точными
Благодаря достижениям в области визуализации и планирования лечения радиационные онкологи, в частности, смогли перейти от двухмерных технологий в лучевой терапии к трехмерным с использованием необходимой визуализации и последующего контурирования опухоли (процесс получения снимков и обследования опухоли с целью определения границы между зараженной и здоровой тканью). Кроме того, развитие автоматизированных инструментов планирования позволяет специалистам в области радиационной онкологии задействовать вычислительные мощности для выявления опухоли и составления точного плана, предусматривающего, какую дозу излучения необходимо использовать, на какую часть опухоли следует воздействовать и под какими углами.
Однако степень точности лечения зависит от качества диагностических снимков и характеристик аппарата лучевой терапии. Существовавшие ранее методы диагностической визуализации позволяли получить менее детальное изображение, а возможности технологий лучевой терапии были более ограниченными. Так, специалистам приходилось использовать меньшие дозы радиации и проводить больше сеансов, чтобы не навредить пациентам, а иногда, в зависимости от состояния пациента, полностью исключать из плана лечения лучевую терапию.
Ситуация изменилась с появлением таких инструментов и методов, как трехмерная брахитерапия и лучевая терапия с визуальным контролем, которые основываются на детальной визуализации и в процессе лечения позволяют контролировать и корректировать излучение в динамике. Благодаря СРВТ появилась возможность высокоточного лечения, при котором облучение производится из нескольких точек, что позволяет применять более высокие дозы излучения и сократить длительность лечения.
Опухоль: окружить и уничтожить
Благодаря СРВТ удалось достичь нового уровня контроля и точности при лечении. Эта технология уникальна, поскольку предусматривает создание четырехмерных моделей, отражающих высоту, ширину, глубину и в некоторых случаях динамику, что позволяет с высокой точностью планировать лазерную терапию и воздействовать на опухоль пучками излучения под разными углами. Каждый пучок содержит меньшую дозу излучения: это более безопасно и позволяет снизить риск побочных эффектов для здоровой ткани, через которую проходит излучение. Когда все пучки излучения сходятся на опухоли в одной точке, раковые клетки подвергаются большей суммарной дозе облучения. В целом это означает, что для эффективного лечения пациенту требуется меньше сеансов лучевой терапии.
«В некоторых случаях, когда рак неоперабельный или не поддается эффективному лечению с использованием лучевой терапии, СРВТ дарит пациенту новый шанс на выживание», — говорит Тарек Шуман, заведующий отделением радиационной онкологии Национального института рака (НИР) Египта, который сотрудничает с МАГАТЭ на протяжении уже более 20 лет.
Сегодня, отчасти благодаря помощи со стороны МАГАТЭ, Шуман и другие сотрудники НИР применяют СРВТ для лечения рака легких на ранних стадиях, рецидивов рака головы и шеи, а также гепатоцеллюлярной карциномы (ГЦК) — самого распространенного вида рака печени среди мужского населения Египта.
Шуман пояснил, что методы лучевой терапии для лечения рака печени, в частности ГЦК, были коренным образом усовершенствованы благодаря применению СРВТ. Сегодня рак печени занимает третье место в мире по числу летальных исходов среди всех видов рака. На протяжении многих лет эффективное лечение этого вида рака с применением методов лучевой терапии было невозможным: традиционная лучевая терапия не позволяет безопасно использовать дозы излучения, достаточно высокие для лечения опухоли печени, из-за риска поражения прилегающих здоровых тканей печени. СРВТ может использоваться для лечения даже самых небольших опухолей печени с применением увеличенных доз излучения без вреда для здоровой ткани.
Согласно исследованиям, благодаря использованию СРВТ число сеансов, необходимых для лечения ГЦК, а также других видов рака, таких как рак мозга, легких и головы и шеи, снизилось с 30-35 до 1-5. Как показывает двухлетний опыт использования метода СРВТ, при лечении определенных видов рака терапия приводит к положительным результатам в 80-90 % случаев. Этот метод схож с хирургическим удалением опухоли, но влечет за собой меньшие риски.
«Эта сфера стремительно развивается: СРВТ — лишь один из новых методов лучевой терапии. Мы намерены тесно взаимодействовать с МАГАТЭ, чтобы оставаться в авангарде, и при этом расширять содействие другим странам и сотрудничество с ними», — подчеркивает Шуман.
Рак молочной железы — самый распространённый тип рака среди женщин всего мира.
Фото National Cancer Institute/Unsplash.
Учёные заметили, что концентрация раковых клеток в кровотоке может значительно изменяться в течение суток. Это открытие заставляет исследователей пересмотреть представления о физиологии онкологических заболеваний.
Самый опасный этап развития злокачественной опухоли — метастазирование. Это сложный и не до конца изученный процесс, в ходе которого клетки опухоли просачиваются в кровоток и мигрируют в новое место в организме.
Из-за этого в теле больного возникают новые очаги опухолей.
Совершенно неожиданное новое исследование показывает, что у пациентов с раком молочной железы эти клетки-беглецы, или циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК), активнее перемещаются в кровоток ночью, нежели днём.
Это открытие дарит новое представление об основных физиологических процессах человека, и, что самое главное, поможет усовершенствовать контроль за прогрессированием рака, говорят авторы работы.
Долгосрочные исследования демонстрируют, что женщины, работающие в ночные смены, такие как стюардессы и медсёстры, больше подвержены риску развития рака молочной железы.
Ещё в 2007 году Международное агентство по изучению рака включило нарушенный циркадный ритм в список "вероятных канцерогенов". Однако вопрос, почему это происходит, остаётся открытым.
Циркадные ритмы, или биологические часы, человека контролируются различными генами, которые "собирают" разные молекулы по 24-часовому графику.
Эти внутренние часы (биоритмы) влияют на многие процессы в организме, включая обмен веществ и сон.
Однако большинство исследователей считало, что раковые клетки настолько "испорчены", что не придерживаются этого внутреннего графика.
Первый намёк на то, что метастазы "соблюдают режим дня", появился, когда авторы работы заметили, что уровни ЦОК у мышей с опухолями варьировались в зависимости от времени суток, когда у них брали кровь.
Это наблюдение побудило учёных провести небольшой эксперимент: собрать кровь у 30 женщин, госпитализированных с раком молочной железы, один раз в 4 часа утра и ещё раз в 10 часов утра.
Основная часть обнаруженных исследователями ЦОК в образцах крови — почти 80% — содержалась в той порции, которую собирали в 4 часа утра, когда пациентки ещё не проснулись.
Ведущий автор новой работы Никола Ацето из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе отмечает, что поначалу был удивлён такими результатами. Ведь ранее считалось, что опухоли распространяют циркулирующие клетки "бесперебойно".
Однако полученные данные чётко показывали совершенно противоположное. Это очень взволновало учёных, и они продолжили исследовать эту странность.
На следующем этапе исследователи решили подтвердить, что это не ошибка и не индивидуальная особенность нескольких женщин. Для этого команда пересадила опухоли рака молочной железы лабораторным мышам и в течение суток проверяла уровень ЦОК у животных.
В отличие от людей грызуны наиболее активны ночью и предпочитают днём спать. Команда обнаружила, что уровни ЦОК у животных достигали пика в течение дня, когда животные находились в состоянии покоя.
Иногда концентрация этих клеток могла различаться у одной особи в разное время суток до 88 раз!
Это настоящее откровение для онкологов. Ведь одним из основных методов контроля прогрессирования опухоли является измерение ЦОК в крови. Получается, если взять анализ крови в неподходящее время, можно получить очень и очень обманчивые результаты.
Это означает, что врачи, возможно, захотят пересмотреть подход к отслеживанию рака, добавляют авторы.
Ночное повышение активности раковых клеток у людей, вероятно, зависит от множества факторов, которые ещё предстоит изучить.
Одним из инструментов, которые организм использует, чтобы сигнализировать об отходе ко сну или пробуждении, являются гормоны. Возможно, они играют некую роль и в активизации путешествий опухолевых клеток.
Команда обнаружила, что лечение мышей гормонами, такими как тестостерон или инсулин, влияло на уровни ЦОК — снижая или повышая их, в зависимости от того, в какое время суток вводились гормоны.
Авторы открытия считают, что необходимы дополнительные исследования, чтобы распутать сложные связи между циркадными ритмами и раком. Также новые открытия в этой области могут однажды привести к более эффективным методам лечения рака.
Между тем учёные призывают людей с раком молочной железы не воспринимать сон, как врага. Некоторые исследования показали, что сон менее семи часов в сутки увеличивает риск смерти у раковых больных, а вмешательство в циркадные ритмы у мышей может ускорить развитие рака.
Исследование было опубликовано в научном журнале Nature.
Ранее мы сообщали о том, что хронический недосып связан со старческим слабоумием.
Также писали о трёх способах сокращения рисков появления онкологии у пожилых людей.
Больше новостей из мира науки и медицины вы найдёте в разделах "Наука" и "Медицина" на медиаплатформе "Смотрим".
Читайте также: