Ученые из лаборатории персонализированной химио-лучевой терапии МФТИ сравнили культуру раковых клеток, которая длительно культивировалась, и «свежую» культуру на пригодность для создания вакцины против рака. Оказалось, что популяция «состарившихся» клеток больше подходит на роль потенциальной вакцины. Результаты опубликованы в журнале International Journal of Molecular Sciences.
Фото. Сергей Леонов, заместитель заведующего лабораторией персонализированной химио-лучевой терапии МФТИ
«Идея исследования была в том, чтобы выявить, какая культура клеток больше подходит, чтобы стать основой вакцины от рака: та, которая длительно культивировалась, или свежая», — рассказал Сергей Леонов, заместитель заведующего лабораторией персонализированной химио-лучевой терапии МФТИ.
Принято считать, что раковым клеткам не свойственно старение, так как они обладают неограниченной способностью к росту, но на самом деле это не совсем так. Им действительно не свойственно репликативное старение, то есть связанное с уменьшением длины теломер — концевых участков хромосом. Однако раковые клетки могут быть подвержены другому типу старения — преждевременному. Так называется особое состояние раковых клеток с замедленным клеточным циклом и метаболизмом. Одним из маркеров такого состояния является повышенная активность фермента бета-галактозидазы. Как правило, такое состояние возникает как защитная реакция раковой клетки в ответ на стрессовое воздействие, например в ответ на лечение химиотерапией или облучением. В отличие от репликативного старения, которое необратимо, преждевременное старение может быть временным явлением на период стресса, как, например, некое спящее состояние или состояние покоя. Впоследствии именно такие спящие клетки приводят к повторному развитию опухоли — рецидиву. Чем же еще характеризуются преждевременно состаренные клетки? Они выделяют во внеклеточную среду множество сигнальных молекул — так называемых цитокинов, которые воздействуют на клетки окружения, заставляя их поддерживать опухолевые клетки. Однако было замечено, что цитокиновое воздействие на окружающие опухоль клетки иммунной системы наоборот вызывает иммунный ответ, направленный против опухолевых клеток.
«Встает вопрос: если стареющие клетки оказывают на иммунную систему такое воздействие, что в результате может остановиться развитие опухоли, то возможно ли сделать из них вакцину? Мы решили исследовать этот вопрос», — пояснила Маргарита Пустовалова, заведующая лабораторией персонализированной химио-лучевой терапии МФТИ, в которой и было проведено все исследование и которая была создана совсем недавно в рамках реализуемой в МФТИ программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
Ученые предположили, что для создания вакцины требуются преждевременно состарившиеся опухолевые клетки, которые, во-первых, при введении в организм не будут размножаться, то есть не будут давать потомство раковых клеток, и во-вторых, будут вызывать такое же преждевременное старение обычных раковых клеток. Чтобы выяснить, влияет ли количество делений, которое претерпела культура раковых клеток, на их пригодность для создания такой вакцины, был проведен эксперимент. Исследователи облучили две популяции клеток одной и той же клеточной линии глиобластомы (наиболее частая и наиболее агрессивная форма опухоли мозга), но первая из них до облучения культивировалась в течение трех лет и испытала множество пересевов, а вторая была в течение трех лет заморожена и не испытывала пересевов. Ожидалось, что в ходе облучения обе популяции одинаково будут претерпевать преждевременное старение. На деле оказалось, что только длительно культивированная («состарившаяся») популяция клеток после воздействия радиации проявила качества, необходимые для создания вакцины. А именно, после пересева клеток на агар эта популяция не давала потомства и погибала, а добавление внеклеточной жидкости, содержащей цитокины из этих клеток, вызывало состаривание обычных раковых клеток. В случае со «свежей» размороженной популяцией после такой же обработки желаемого эффекта не наблюдалось. Так было показано, что «возраст» клеточной популяции опухолевых клеток имеет значение.
Далее ученые планируют проверить результат на других лабораторных клеточных линиях опухолей, таких как рак молочной железы, рак легких и прочих, чтобы понять, является ли полученный результат общим правилом. В случае если результат будет воспроизводиться, то можно будет перейти на следующую стадию — к работам по торможению развития опухолей у мышей и с опухолевыми клетками, изолированными от больных различными онкологическими заболеваниями.
Исследования выполнены при поддержке проекта «Программа стратегического академического лидерства “Приоритет 2030”» № 075-02-2021-1316.
P. S. На днях актуальность разработки новых подходов к созданию клеточной вакцины против рака была подтверждена опубликованными в журнале Cancer Discovery исследованиями, которые выполнили американские ученые с помощью другого подхода на основе перепрограммирования раковых клеток в так называемые tumor reprogrammed-antigen presenting cells (TR-APCs).
