Ученые из США перепрограммировали клетки кожи, чтобы те смогли бороться с опухолью мозга. Первый удачный эксперимент был проведен на лабораторных мышах. В результате опухоли мышей сократились до 2 % – 5 % от первоначального размера. Хотя метод еще не проверен на людях, он может в один прекрасный день дать врачам быстрый способ разработки персонализированного лечения агрессивных видов рака, таких как глиобластома, которая убивает большинство пациентов за 12 – 15 месяцев. В опыте с мышами создание самонаводящихся на опухоль клеток потребовало всего четыре дня.
Глиобластомы относятся к такому типу опухолей, которые очень сложно удалить хирургическим путем. Опухоль возникает из клеток нейроглии, окружающих нейроны и обеспечивающих их работу. Такие опухоли, как правило, не имеют четких границ.
Клетки глиобластомы, как и других видов опухолей, выделяют химический сигнал, привлекающий стволовые клетки. Обычно эту роль играют специфические белки IGF-1 и SDF-1, которые в здоровом организме служат сигналом, привлекающим стволовые клетки к местам повреждений, чтобы там они могли дифференцироваться в клетки нужного типа и заместить их. Это явление называют «хоумингом стволовых клеткок». В случае опухоли стволовые клетки укрепляют ее дополнительной тканью.
Поскольку нормальные стволовые клетки больного начинают активно мигрировать в район опухоли, возникает естественная мысль сделать такие клетки средством борьбы с глиобластомой. Для этого нужно снабдить их соответствующим оружием, убивающим клетки опухоли. В качестве такого оружия обычно используются гены белков, связанных с иммунным ответом. Например, ген токсичных для клеток опухоли белков Tag7 или IL12.
В предшествующих исследованиях для этой цели пытались использовать нейральные стволовые клетки, которые дают начало нейронам и другим клеткам головного мозга. Но лишь немногие разработки были доведены до стадии проверки на пациентах, так как получить нейральные стволовые клетки очень трудно. Их можно взять непосредственно у самого пациента, от донора или же получить генетическим перепрограммированием взрослых клеток. Но получение нейральных стволовых клеток от человека предполагает хирургическое вмешательство, а перепрограммирование взрослых клеток увеличивает вероятность их перерождения в опухолевые стволовые клетки. Использование клеток донора к тому же поставит врачей перед проблемой иммунного ответа организма пациента на введение чужеродных клеток.
Группа Шона Хинчена (Shawn Hingtgen) из Университета Северной Каролины искала способ упростить процесс генетического перепрограммирования клеток для борьбы с глиобластомой. Обычно клетки кожи (фибробласты) превращают в плюрипотентные индуцированные стволовые клетки (подробнее этот процесс описан в отдельном очерке), а затем добиваются их дифференциации в нейральные стволовые клетки, которые и отправляют мигрировать к месту опухоли. Теперь, как утверждают исследователи, им удалось превратить этот процесс в одношаговый. О своих экспериментах они рассказали в журнале Science Translational Medicine.
«Мини-мозг», выращенный из стволовых клеток в Институте молекулярной биологии в Австрии. Фото: IMBA/Madeline A. Lancaster
Проверка на клеточных культурах в чашках Петри показала, что полученные клетки имеют способность к хоумингу. Они упорно стремились к клеткам глиобластомы, преодолевая расстояние в 500 микрон за 22 часа, и удачно прикреплялись к опухолевым клеткам.
В дальнейших экспериментах Хинчен и его коллеги проверили способность полученных клеток доставлять средство борьбы с раком к глиобластоме в организме мышей. Опухоли мышей, получивших инъекцию перепрограммированных клеток, уменьшились в размере в 20 – 50 раз по сравнению с контрольной группой. Продолжительность жизни мышей, получивших инъекции, выросла почти в два раза. У некоторых мышей исследователи удалили остатки опухоли после воздействия на нее перепрограммированными клетками и провели дополнительное лечение, вводя новые клетки в место бывшей опухоли. В результате количество остаточных опухолей, развившихся из выживших клеток первичной опухоли, сократилось в 3,5 раза по сравнению с контрольной группой.
Тем не менее, предстоят еще эксперименты, чтобы определить способности полученных клеток к миграции. В человеческом мозге им предстоит преодолевать расстояние в несколько миллиметров или даже сантиметров, чтобы найти и уничтожить клетки опухоли. А это значительно больше, чем 500 микрон, которые они прошли в эксперименте.
Ряд исследователей ставит под сомнение необходимость перепрограммировать собственные клетки пациента. Например, специалист по стволовым клеткам Эван Снайдер (Evan Snyder) из Института медицинских исследований Сэнфорда – Бернэма – Пребиса (Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute) в Сан-Диего считает, что иммунный ответ организма на чужие клетки будет способствовать уничтожению опухоли.
Сейчас группа Хинчена проводит эксперименты по использованию мигрирующих стволовых клеток для уничтожения уже человеческих клеток глиобластомы. Пока они находятся на стадии проверки в клеточных культурах.
