Неожиданное наблюдение за дрожжами открывает путь к новым методам диагностики и лечения рака

Открытие удивительного способа, с помощью которого дрожжи, используемые для приготовления пива, могут выживать в условиях голода, может открыть путь к новым методам диагностики и лечения рака.

Открытие, сделанное учеными Медицинской школы Университета Вирджинии и их коллегами из EMBL в Германии, свидетельствует о невиданной ранее адаптации, которая помогает дрожжевым клеткам впадать в спячку при недостатке питательных веществ. Эта способность впадать в спячку во время стресса отражает способность рака выживать при нехватке питательных веществ, сопровождающей бесконтрольный рост раковых клеток.

По словам исследователя Ahmad Jomaa (Ахмад Джомаа), доктора философии из отделения молекулярной физиологии и биологической физики Школы медицины, полученные неожиданные результаты могут привести к разработке новых стратегий, позволяющих увидеть раковые клетки и сделать их  более уязвимыми к голоданию и легче поддающимися лечению.

«В сложных ситуациях клетки могут брать передышку, погружаясь в глубокий сон, чтобы остаться в живых, а затем в более поздний момент они, судя по всему, просто возвращаются», — говорит Джомаа. «Именно поэтому нам необходимо понять основы адаптации к голоданию и то, как эти клетки переходят в спящий режим, чтобы остаться в живых и избежать смерти».

S. pombe — это вид дрожжей, которые веками использовались для приготовления пива. Но благодаря своей схожести с человеческими клетками они также являются бесценным инструментом для исследований. Лучше изучив S. pombe, мы сможем лучше понять фундаментальные клеточные процессы как в здоровых, так и в раковых клетках.

Сотрудничая с Simone Mattei (Симон Маттеи), доктором философии, и коллегами из EMBL, Джомаа и его команда обнаружили, что когда “электростанции” дрожжевых клеток отключаются и переходят в режим сна, чтобы избежать стресса, они укутываются в неожиданное одеяло. Поверхность этих “клеточных электростанций”, называемых митохондриями, покрывается деактивированными рибосомами — клеточными элементами, которые обычно производят белки.

Исследователи смогли на молекулярном уровне увидеть, как рибосомы прикрепляются к митохондриям, используя чрезвычайно мощную одночастичную криоэлектронную микроскопию и криоэлектронную томографию. Они с удивлением обнаружили, что рибосомы прикрепляются «вверх ногами». Такой тип взаимодействия никогда не наблюдался ранее и может помочь расшифровать секрет того, как клетки входят в состояние покоя и пробуждаются от него. «Мы знали, что клетки пытаются экономить энергию и сворачивают свои рибосомы, но мы не ожидали, что они будут прикрепляться к митохондриям в перевернутом состоянии», — говорит исследователь.

Новые открытия могут иметь важные последствия для нашего понимания рака. Из-за бесконтрольного роста раковые клетки испытывают постоянную нехватку питательных веществ, поэтому они часто впадают в состояние покоя, чтобы выжить и избежать обнаружения иммунной системой. Понимание того, как они это делают, может привести к новым способам воздействия на раковые клетки, чтобы улучшить состояние пациентов и предотвратить рецидивы.

«На следующих этапах мы хотим понять не только то, как клетки регулируют вхождение в состояние покоя, но и то, как они пробуждаются от этого глубокого сна. Пока что мы будем использовать дрожжи, потому что ими гораздо проще управлять. Сейчас мы также исследуем этот процесс на культивируемых раковых клетках, что является непростой задачей, — говорит Джомаа.

В конечном итоге я надеюсь, что исследование моей группы заложит основу для открытия новых маркеров, позволяющих отслеживать спящие раковые клетки. Эти клетки нелегко обнаружить при диагностике, но мы надеемся, что наше исследование вызовет больший интерес и поможет нам достичь нашей цели».

Исследователи опубликовали свои результаты в научном журнале Nature Communications.