Клетките в човешкия организъм са подложени на постоянно напрежение – те се сблъскват с инфекции, придружени от възпалителни процеси, промени в температурата, недостиг на кислород, обезводняване, токсини. В резултат на въздействието на тези фактори може да се стигне до промяна в пространствената структура на отделни белтъци или тяхното групиранев по-високомолекулни структури, което на свой ред може да доведе до нарушаване на основните жизнени процеси и смърт както на отделната клетка, така и на целия организъм. За да преодолеят вредните последици на външните въздействия клетките имат нужда от начини за справяне със стреса.
В основата на техните анти-стрес методи се намират група белтъци, известни под името белтъци на топлинния шок (англ. heat shock proteins или HSP, открити за първи път в хода на изследване на клетъчните реакции към повишаване на температурата). Количеството на тези белтъци рязко се увеличава при клетки, подложени на стрес. Ролята им е да стабилизират белтъчните молекули, необходими за правилното функциониране на организма, като ги предпазят от промени или слепване. Установено е, че HSP белтъците имат роля при редица тежки заболявания, каквито са болестта на Алцхаймер и Паркинсон, които се дължат на грешки в организацията на определени белтъчни молекули в мозъка. От много време учените предполагат, че белтъците на температурния шок имат отношение и към раковите процеси – първи доказателства за това бяха публикувани през последната седмица в реномираното списание за научни изследвания Сел.
Тайната стратегия на раковите клетки
От гледна точка на стреса, раковите клетки са най-потърпевши в целия организъм – те трябва да поемат постоянните нападения от страна на имунната система и да преодоляват недостига на кислород и хранителни вещества, пряка последица от бързия им растеж. За да могат туморните образования да оцелеят при тези условия, би трябвало белтъците на температурния шок да работят особено усилено. Дали обаче стратегията за преодоляване на стреса работи при раковите клетки по същия начин както при нормалните или в нея има някакви промени, по подобие на множество други клетъчни процеси в тези образования? В опит да отговорят на този въпрос, група американски изследователи от Масачузецкия технологичен институт и институтите Уайтхед и Хауърд Хюджис, изследвали ролята на HSF1 (heat shock factor 1), основния координатор на работата на HSP белтъците, при ракови клетки. Авторите на изследването, начело с Ченгкай Даи, установили, че мишки при които HSF1 липсва са по-устойчиви на рак. Премахването на този белтък при човешки туморни клетъчни линии има аналогичен ефект – раковите клетки, при които системата на температурния шок е нарушена, са по-неустойчиви и се размножават значително по-бавно.
Нови възможности за терапия
Резултатите от работата на американците показват, че нарушаването на системата за преодоляване на стреса се отразява пагубно на раковите клетки. Следваща цел на Даи и колегите му е създаване на инхибитори за HSF1 – молекули, които да разпознават и свързват този белтък, като по този начин подтискат функцията му. Тъй като раковите клетки са подложени на множество вредни външни влияния в организма, логично е да се очаква, че неутрализирането на HSP системата чрез подтискане на HSF1, може да доведе до спиране или забавяне на развитието на туморите. Разбира се, разработването на нови терапевтични методи на база на настоящето откритие няма да бъде толкова лесно. HSF1 е нужен за нормалното функциониране на организма и евентуалното му подтискане във всички клетки на организма би довело до неприятни странични ефекти, като развитие на невродегенеративни процеси. Според учените, оптималната анти-HSF1 терапия би трябвало да включва третиране с инхибитор за изключително кратко време, при което максималният ефект на медикамента се наблюдава само при най-уязвимите клетки, които са подложени на най-много стресови влияния, а именно клетките на тумора. По подобен начин се провежда понастоящем лъчетерапията – радиоактивното облъчване за кратки периоди от време унищожава предимно раковите клетки, които са най-чувствителни, без да нанася големи поражение върху здравите тъкани.
Въпреки, че разработката на Даи и колегите му не може веднага да намери приложение в медицината, направеното от тях откритие ще помогне на учените да изяснят нови аспекти от клетъчните процеси, характеризиращи раковите заболявания.