Генно-інженерні жирові клітини пригнічують ріст пухлин і знищують рак

Вчені перетворили білі жирові клітини, що зберігають енергію, на бурі жирові клітини, які спалюють калорії. Після імплантації вони обігнали ракові клітини в боротьбі за ресурси, поборовши в лабораторних експериментах п’ять різних видів злоякісних клітин.

Ліпосакція і пластична хірургія рідко згадуються в одному ряду з раком.

Але саме вони послужили натхненням для нового підходу до лікування раку, в якому використовуються сконструйовані жирові клітини, здатні позбавити пухлини харчування.

Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско використовували технологію редагування генів CRISPR, щоб перетворити звичайні білі жирові клітини на «бурі», які жадібно споживають калорії для вироблення тепла. Потім ці клітини імплантували поблизу пухлин, подібно до того, як пластичні хірурги вводять жир з однієї частини тіла, щоб збільшити іншу. Жирові клітини поглинали всі поживні речовини, внаслідок чого більшість пухлинних клітин гинула від голоду. Цей підхід спрацював навіть тоді, коли жирові клітини були імплантовані мишам далеко від місць їхніх пухлин.

«Ми вже звично видаляємо жирові клітини за допомогою ліпосакції та вводимо їх назад за допомогою пластичної хірургії», – каже Nadav Ahituv (Надав Ахітув), доктор філософії, директор Інституту генетики людини UCSF і професор кафедри біоінженерії та терапевтичних наук. Він є провідним автором роботи, опублікованої в лютому в журналі Nature Biotechnology. – Цими жировими клітинами можна легко і безпечно управляти в лабораторії і поміщати назад в організм, що робить їх привабливою платформою для клітинної терапії, у тому числі раку».

Ахітув і його колеги вже знали про дослідження, які показали, що вплив холоду може пригнічувати рак у мишей. Вчені дійшли висновку, що ракові клітини голодують, тому що холод активує клітини бурого жиру, які використовують поживні речовини для виробництва тепла.

Але лікування холодом не підходить для онкологічних пацієнтів з ослабленим здоров’ям.

Тому Ахітув і колеги звернулися до ідеї використання бурого жиру, вважаючи, що зможуть сконструювати його таким чином, щоб він спалював достатньо калорій навіть за відсутності холоду, позбавляючи пухлини палива, необхідного їм для росту.

Вчені досліджували гени, які сплять у білих жирових клітинах, але активні в бурих жирових клітинах, сподіваючись знайти ті, які перетворять білі жирові клітини на найбільш голодні бурі жирові клітини.

Ген під назвою UCP1 виявився на першому місці.

Потім дослідники виростили бурі жирові клітини з геном UCP1 разом із раковими клітинами в чашці Петрі. Ракові клітини перебували на дні, а жирові клітини над ними, в окремих відсіках, які тримали клітини окремо одна від одної, але змушували їх обмінюватися поживними речовинами.

Результати були вражаючими.

“У нашому найпершому експерименті вижило дуже мало ракових клітин. Ми подумали, що щось наплутали – ми були впевнені, що це помилка. Тому ми повторили експеримент кілька разів, і весь час спостерігали той самий ефект”.

Надав Ахітув, головний дослідник

Бурі жирові клітини протистояли двом різним типам клітин раку молочної залози, а також клітинам раку товстої кишки, підшлункової залози та передміхурової залози.

Але дослідники все ще не знали, чи будуть імплантовані клітини бурого жиру працювати в реальних умовах.

Щоб перевірити, як вони працюватимуть у людських тканинах, учені зібрали зразки мастектомій молочної залози, які містили як жирові, так і ракові клітини.

Оскільки в молочній залозі багато жиру, вчені вирішили брати жир в однієї й тієї самої пацієнтки, модифікувати його і вирощувати в одній лунці з власними клітинами раку молочної залози цієї пацієнтки.

Ці клітини бурого жиру від тієї ж пацієнтки впоралися з раковими клітинами молочної залози в чашках Петрі та під час їхньої спільної імплантації в мишачі моделі.

Знаючи, що у ракових пухлин є свої уподобання в харчуванні, дослідники сконструювали жир таким чином, щоб він споживав певні поживні речовини. Наприклад, деякі форми раку підшлункової залози «люблять» уридин. Тому вони запрограмували жир на споживання тільки уридину, і він легко переміг клітини раку підшлункової залози.

Це говорить про те, що жир можна адаптувати до харчових уподобань будь-якого типу раку.

Жирові клітини мають багато переваг, коли йдеться про клітинну терапію.

Їх легко отримати від пацієнтів. Вони добре ростуть у лабораторії, і їх можна сконструювати так, щоб вони експресували різні гени та виконували різні біологічні функції. Вони добре поводяться після повернення в організм, не покидаючи місця імплантації та взаємодіючи з імунною системою.

Цей факт підтверджується десятиліттями прогресу в пластичній хірургії.

Жирові клітини також можна запрограмувати на подачу сигналів або виконання більш складних завдань. Їхня здатність перемагати рак, навіть коли вони не перебувають поруч із пухлиною, може виявитися безцінною для лікування важкодоступних видів раку, таких як гліобластома, що вражає мозок, а також багатьох інших захворювань.