Ученые Детского медицинского исследовательского института (CMRI) разгадали большую загадку в исследовании рака — почему клетки умирают по-разному после радиотерапии. Это удивительное открытие открывает новые возможности для улучшения лечения и повышения показателей излечения.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Cell Biology первым автором, доктором Радославом Шмидом из отдела целостности генома CMRI, которым руководит профессор Тони Чезаре.

Лучевая терапия (также называемая радиотерапией) является критически важным типом лечения рака. Ученые десятилетиями пытались понять, почему лучевая терапия убивает клетки одной и той же опухоли по-разному. Это важно, поскольку некоторые формы гибели клеток остаются незамеченными иммунной системой , в то время как другие запускают иммунный ответ, который убивает другие раковые клетки. Высвобождение иммунной системы пациента для уничтожения раковых клеток и устранения опухолей является основной целью лечения рака.

«Удивительным результатом нашего исследования стало то, что восстановление ДНК, которое обычно защищает здоровые клетки , определяет, как раковые клетки погибают после лучевой терапии», — сказал профессор Чезаре.

«ДНК внутри наших клеток постоянно подвергается повреждениям, и восстановление ДНК происходит постоянно, чтобы исправить эти повреждения и сохранить наши клетки здоровыми. Однако теперь, похоже, эти процессы восстановления могут распознавать, когда произошло сильное повреждение (например, из-за радиотерапии), и давать указания раковой клетке, как умереть.

«Когда ДНК, поврежденная лучевой терапией, была восстановлена ​​методом, называемым гомологичной рекомбинацией , раковые клетки погибли в процессе размножения — процессе, называемом делением клеток или митозом. Что особенно важно, смерть во время деления клеток остается незамеченной иммунной системой, поэтому она не активирует иммунный ответ. Это не то, чего мы хотим.

«Однако клетки, которые справились с поврежденной радиацией ДНК с помощью других методов восстановления ДНК, пережили процесс деления клетки, но сделали это, выпустив в клетку побочные продукты восстановления ДНК. Для клетки эти побочные продукты восстановления выглядят как вирусная или бактериальная инфекция. Это заставляет раковую клетку умирать таким образом, что иммунная система получает сигнал тревоги. А это то, чего мы хотим».

Команда показала, что блокирование гомологичной рекомбинации изменило способ смерти раковых клеток, то есть теперь они умирали таким образом, что вызывали сильный иммунный ответ . Команда также обнаружила, что раковые клетки, имеющие мутации в BRCA2 — гене, который очень важен для рака груди и который необходим для гомологичной рекомбинации — не умирают в митозе после радиотерапии.

Помимо решения важной научной головоломки, эти открытия позволят использовать препараты, блокирующие гомологичную рекомбинацию, чтобы заставить раковые клетки, обработанные радиотерапией, погибнуть таким образом, чтобы иммунная система узнала о существовании рака (который иммунная система ранее не замечала), что даст ей сигнал о необходимости его уничтожения.

Профессор Чезаре приписывает эти прорывы технологии микроскопии живых клеток, которая позволила его команде следить за облученными клетками в течение недели после лучевой терапии. «Живая визуализация показала нам всю сложность результатов лучевой терапии, позволив нам точно выяснить, почему это произошло».

Соруководитель проекта, доцент Харриет Джи, онколог-радиолог из Сети радиационной онкологии местного округа здравоохранения Западного Сиднея, сказала, что эти результаты дают ответ на клинический вопрос, который озадачивал эту область на протяжении 30 лет.

«Мы обнаружили, что характер гибели опухолевых клеток после лучевой терапии зависит от задействования специфических путей репарации ДНК, особенно когда облучение проводится в очень высоких, сфокусированных дозах. Это открывает новые возможности для повышения эффективности лучевой терапии путем ее сочетания с другими методами лечения, в частности, иммунотерапией, для повышения эффективности лечения рака».

Профессор Чезаре сказал, что доктор Шмид работал над этим «невероятно сложным орешком» в течение шести лет, добавив: «Упорство, необходимое для проекта такого масштаба, является свидетельством заслуг Радека и его команды. Все знают о пациентах, борющихся с раком. Открытие чего-то подобного, что может иметь большое значение для жизни людей, очень полезно».

Авторами статьи являются исследователи CMRI Сиенна Касолин, Люси Френч, доктор Анна Гонсалес-Манжон, доктор Мелани Уолтер, Леа Кавалли, Скотт Пейдж, профессор Хильда Пикетт, доктор Кристофер Нельсон и доктор Эндрю Дхаван из Неврологического института при клинике Кливленда в США, а также доцент Эрик Хау из клинической школы Вестмид при Сиднейском университете.