Клетки кишечника крайне уязвимы перед высокими дозами облучения. Радиационное повреждение этих клеток может убить пациента.
Но недавно биологи открыли белок, высокое содержание которого защищает клетки от радиации. Разработка может спасти жизни людей при лучевой терапии рака и радиационных авариях. Она уже прошла первые испытания на животных.
Подробности исследования изложены в научной работе, опубликованной в журнале Science группой во главе с Набилем Джуаде (Nabil Djouder) из Национального центра онкологических исследований в Мадриде.
Примерно половине пациентов с раком органов брюшной полости назначают лучевую терапию. Она действительно продлевает жизнь многим больным, но иногда это лечение оказывается страшнее болезни.
Дело в том, что радиация убивает не только раковые, но и здоровые клетки. В результате 60% пациентов, прошедшие интенсивную лучевую терапию (более 10 грей), затронувшую клетки кишечника, страдают от побочных эффектов.
У 10% из них развивается желудочно-кишечный синдром (ЖКС), вызванный массовой гибелью клеток кишечника. Его симптомы: тошнота, диарея, рвота, кровотечение и в конце концов перфорация кишечника. Из-за последней в брюшную полость пациента попадает содержимое кишок, и человек погибает. Эффективного лечения ЖКС не существует.
Получается, что пациент, чтобы спастись от рака, вынужден сыграть в рулетку со смертью при лучевой терапии. Чтобы уменьшить этот риск, медики снижают дозу облучения. Но это означает, что и раковые клетки уничтожаются не так эффективно. Незавершённая терапия чревата быстрым рецидивом опухоли. Один из способов изменить эту ситуацию – разработка лекарств, которые защитят клетки кишечника от облучения.
Группа Джуаде исследовала белок URI. Его функции пока недостаточно изучены, но известно, что он управляет работой других белков, что влияет на течение различных заболеваний, в том числе онкологических.
В предыдущих исследованиях биологи показали, что высокие уровни URI в клетках кишечника могут защитить их ДНК от повреждения излучением. Однако это были эксперименты на культурах клеток "в пробирке". В ходе новой работы авторы проверили действие этого белка на животных.
Испытания проводились на трёх группах мышей, две из которых были генно-модифицированными. В результате редактирования ДНК в одной группе грызунов уровень выработки URI был повышен, в другой понижен. Контрольная группа не подвергалась такому вмешательству.
Именно благодаря контрольной группе учёные выяснили, клетки какой части кишечника в норме вырабатывают URI. Оказалось, что это стволовые клетки в либеркюновых криптах. Высокий уровень URI защищает их от радиации, а после облучения они замещают поражённые клетки.
"Мы обнаружили, что после завершения лучевой терапии именно эти клетки восстанавливают повреждённую ткань, – говорит Альмудена Чавес-Перес (Almudena Chaves-Pérez) из Национального центра онкологических исследований, первый автор статьи. – В последнее время много спорят о том, какая популяция стволовых клеток отвечает за эту работу".
Однако в норме этих клеток не хватает, чтобы защитить кишечник. Поэтому 70% мышей из контрольной группы после облучения умерли от ЖКС. Группа со сниженным уровнем URI погибла полностью. А вот среди грызунов с повышенным уровнем этого белка смертельных случаев не было.
Каков же механизм действия этого белка?
Дело в том, что клетки особенно уязвимы к радиационному поражению во время деления. Деление клеток и само по себе непростой процесс, который регулярно сопровождается мутациями. Излучение же дополнительно повреждает ДНК и мешает клетке нормально размножиться. В результате получаются нежизнеспособные "потомки", которые быстро погибают или не могут выполнять свои функции. Клетки эпителия кишечника делятся очень часто, поэтому они – ахиллесова пята организма при облучении.
Как отмечают авторы, URI блокирует экспрессию гена c-MYC, важного для деления клеток. Пока уровень URI остаётся высоким, клетки не делятся и не подставляют себя под удар.
"Наша работа открывает новые возможности для лечения и профилактики желудочно-кишечного синдрома путём ингибирования или устранения [белка, кодируемого геном] c-MYC. Такие ингибиторы уменьшат летальные побочные эффекты высокодозовой лучевой терапии, что позволит увеличить дозы облучения для эффективного лечения рака, защитив пациентов от желудочно-кишечного синдрома", – заявляет Джуаде.
К слову, ненормально высокая активность c-MYC – известный механизм возникновения рака. Так что препараты, подавляющие его работу, могут не только защищать кишечник от побочного действия лучевой терапии, но и атаковать саму опухоль.
"В дополнение к защите от смертельных побочных эффектов радиации, ингибиторы c-MYC используются в лечении рака, что означает, что они могут иметь двойную эффективность", – заключает Джуаде.
Впрочем, лучевой терапией рака возможные применения нового метода не ограничиваются. Он может помочь защитить клетки кишечника при радиационных катастрофах. Не исключено также, что подобные препараты понадобятся покорителям космоса.
Теперь исследователи собираются выяснить, есть ли стволовые клетки с высоким уровнем URI в коже и других органах с высокой способностью к регенерации. Возможно, и их удастся защитить с помощью препаратов, повышающих выработку этого белка.
Разумеется, перед клиническими испытаниями новой методики следует провести новые опыты над животными и убедиться в отсутствии неприемлемых побочных эффектов.
К слову, ранее "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) писали о том, что защита от радиации может скрываться в обычной капусте. Рассказывали мы и о том, как уменьшить вред от лучевой терапии более точным наведением луча.
