Игры раковых клеток

Новую теорию взаимодействия раковых клеток предложил известный своими междисциплинарными исследованиями политолог Роберт Аксельрод. Напечатанная в последнем номере Proceedings of the National Academy of Sciences гипотеза может привести к созданию новых методов лечения «болезни XXI века».

Прежде чем обратить свое внимание на раковые заболевания, сотрудник Мичиганского университета в Анн-Арборе Аксельрод пробовал применить теорию игр к эволюционной биологии. Теория игр, объединяющая математику и экономтеорию, оказалась незаменима для понимания того, как может сотрудничество развиваться в сообществе животных, в то время как даже люди считаются эгоистами. Об одном таком исследовании «Газета.Ru» уже рассказывала.

Один из основных постулатов теории игр – участники игры не знают о намерениях друг друга. Так как каждая клетка опухоли уникальна и отличается от других, у нее свои мутации и потребности, о каждой такой клетке можно думать как об «игроке» в рамках теории игр, считает Аксельрод. «Игрой» в таком случае становится успешное образование опухоли. Ее плодотворность возрастает, если все игроки сотрудничают, для чего вовсе не обязательно требуется сознательный выбор той или иной стратегии.

«Довольно достоверно установлено, что по мере роста опухолевые клетки распространяют факторы роста в соседнюю ткань», – говорит Аксельрод. Некоторые клетки испытывают нехватку в наборе мутаций, необходимых для производства всех факторов роста и преодоления систем защиты организма хозяина. Но клетки могут помочь друг другу стать злокачественными, взаимодополняя «партнеров» и снабжая их недостающими ростовыми факторами. Клетка, способствующая прорастанию кровеносного сосуда в опухоль, «приносит пользу» и другим предраковым клеткам.

«Еще Адам Смит учил, что людям легче выполнить работу, если они сотрудничают», – заметил Аксельрод, обратившись к идеям экономиста и мыслителя XVIII века. «Сотрудничество воспринимается как позитивное явление, о раке думают сугубо негативно, – рассуждает ученый. – Возможно, поэтому никто не пытался соединить их в исследовании».

По мнению политолога, тот факт, что опухолевые клетки, вероятно, «вербуют» себе новобранцев и сотрудничают с ними, важен для понимания того, как развивается опухоль. «Например, противоопухолевая терапия в таком случае может ориентироваться на химическое изменение микросреды вокруг опухоли таким образом, чтобы вредные вещества не распространялись в ней», – считает Аксельрод.

Лора-Джейн Армстронг из Исследовательского центра рака Великобритании находит теорию «весьма правдоподобной». Вполне возможно, считает она, что разные типы раковых клеток сотрудничают, чтобы поддержать рост друг друга. «Если версия Аксельрода справедлива, она объясняет некоторые из тех различий, которые мы обнаруживали в клетках одной и той же опухоли, – полагает исследовательница. – И даже то, как опухоли обретают устойчивость к воздействию».

Аксельрод и его коллеги придумали и ряд методик, которые позволяют подтвердить или опровергнуть теорию экспериментально. Если теория выдержит проверку и существование субпопуляций различных раковых клеток в пределах одной-единственной опухоли имеет место, то, по мнению Армстронг, понадобится многократное применение разнообразных препаратов, чтобы подавить все подгруппы клеток, вносящих свой вклад в образование опухоли.

Более практический характер носит прорыв химиков из университета Иллинойса. В сотрудничестве со специалистами Сеульского национального университета они сумели синтезировать вещество, которое (по данным авторов) принуждает раковые клетки к самоубийству.

Апоптоз – генетически запрограммированная гибель клеток – при онкологических заболеваниях нарушается. Вместо саморазрушения патологические клетки начинают бесконтрольно делиться. Ученые, чья разработка опубликована в Nature Chemical Biology, пришли к выводу, что естественный механизм апоптоза блокируется у раковых клеток вследствие дефицита фермента каспазы-3, образующегося из белка прокаспазы-3.

Исследователи под руководством Пола Хергенротера протестировали более 20 тысяч соединений. И нашли в итоге искомое вещество, способствующее образованию фермента каспазы-3.

Опыты на клеточных культурах и моделях рака у мышей показали, что PAC-1 действует в первую очередь на клетки, содержащие большое количество прокаспазы-3. Такими стали опухолевые клетки кожи, кишечника, печени, а также лейкемические. Всего введение вещества убило клетки в 23 разных опухолях.

Нормальные клетки почти не чувствительны к PAC-1, так как содержат в две тысячи раз меньше прокаспазы-3, чем раковые, говорят авторы. Теперь ученые планируют проведение клинических исследований. И если их открытие покажет более достоверный результат, чем разработки сотен других аналогичных лабораторий по всему миру, возможно, оно приведёт к созданию нового поколения противораковых препаратов.