Исследователи Института цитологии (ИНЦ) РАН выяснили, что один из классов «мусорной» (т. е. никогда не превращающейся в белок) ДНК, участвует в процессах, повышающих устойчивость опухоли к химиотерапевтическим препаратам. Эксперименты проводились на раковых клетках легкого человека. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Cell Death and Disease, в перспективе они могут использоваться для разработки более эффективных препаратов для лечения онкологических заболеваний.

ДНК является одной из основных макромолекул в клетках человека (и других живых организмов), которые обеспечивают хранение и передачу наследственной информации. Однако, несмотря на то, что, в целом, в организме находятся миллиарды пар оснований ДНК, большая их часть не кодирует белки. Роль множества классов ДНК пока остается слабо изученной. Некоторые ученые и вовсе предполагают, что эти молекулы не играют никакой роли в клетках.

К одному из таких «мусорных» классов, относится сателлитная ДНК. Она представляет собой многократно повторяющуюся, на первый взгляд, бессмыссленную последовательность нуклеотидов собранных в тандемы. Такая ДНК расположена главным образом в районе первичной перетяжки хромосом (центромер) и прилегающим к ней районам (перицентромер).

В последние несколько десятилетий появилось много исследований о том какую роль в различных клеточных процессах играют транскрипты сателлитной ДНК (транскрипция – это обычный для всех живых клеток процесс синтеза молекул РНК с использованием ДНК). В частности, было показано, что активная транскрипция сателлитной ДНК может идти в опухолевых тканях. Причем опухоль – это не только раковые клетки, но и микроокружение, участвующее в развитии и поддержании опухоли, которое состоит из различных веществ и клеток соединительной ткани (фибробластов). Для лечения рака используются химиотерапевтические препараты, которые приводят к гибели опухолевых клеток. Однако клетки микроокружения сохраняются, они могут стать причиной рецидива и привести к устойчивости опухоли к лекарственным средствам. Поэтому изучение процессов, происходящих внутри этих клеточных образований, является актуальной задачей для развития онкологических исследований.

«Мы изучали какое влияние транскрипты сателлитной ДНК оказывают на развитие немелкоклеточного рака легких – одного из самых распространенных онкозаболеваний, которое к тому же довольно плохо поддается лечению», – рассказывает заведующая лабораторией некодирующей ДНК ИНЦ РАН Натэлла Енукашвили.

Ученые обнаружили, что транскрипция сателлитной ДНК в раковых клетках и фибробластах микроокружения опухоли идет по-разному. В первом случае продукты транскрипции сателлитной ДНК были найдены только на поздних стадиях развития немелкоклеточного рака легких. Во втором случае наоборот – главным образом на ранних стадиях развития опухоли. Было также показано, что блокирование активности транскриптов сателлитной ДНК в фибробластах микроокружения приводит к снижению способности этих клеток поддерживать и развивать опухоль. Кроме того, оказалось, что продукты транскрипции сателлитной ДНК могут покидать фибробласты и попадать в другие клетки, включая опухолевые клетки.

Чтобы понять какую роль эти транскрипты играют в процессе развития немелкоклеточного рака легких, исследователи создали модель, состоящую из опухолевой легочной ткани и микроокружения из фибробластов. В ходе экспериментов было показано, что блокирование продуктов транскрипции сателлитной ДНК в фибробластах приводит к снижению устойчивости опухолевых клеток легкого к препаратам для химиотерапии.

«Результаты исследования в будущем могут использоваться при разработке комплексных препаратов для лечения онкологии, которые будут нацелены не только на терапию раковых клеток, но и на все компоненты опухоли», – поясняет Натэлла Енукашвили.

В исследовании приняли участие ученые ИНЦ РАН, Санкт-Петербургского государственного университета, Павловского медицинского университета и Марбургского Университета. Проект поддержан грантами РНФ (№19-74-20102) и Минобрнауки России (договор № 075-15-2021-1075, подписан 28.09.2021).

Источник: пресс-служба Института цитологии Российской академии наук.