Исследователи Донского государственного технического университета и Ростовского государственного медицинского университета изучают глиальные клетки опухолей головного мозга – их свойства, характеристики, параметры, состав, чтобы разработать новые методы терапии. В состав научного коллектива входят нейробиологи, нейроонкологи, гистологи, специалисты по электронной и конфокальной микроскопии из ДГТУ и РостГМУ.
Основная задача исследования – изучение поведения щелевых, или межклеточных контактов для всех типов опухолей головного мозга – доброкачественных и злокачественных, в частности, фатальной глиобластомы. У каждого типа опухоли своя специфика распределения щелевых контактов и характеристики коннексинов – белков, из которых состоят межклеточные контакты. Ученые считают, что отталкиваясь от детальной информации о белках в глиальных клетках, можно будет начать поиск наиболее эффективного терапевтического воздействия на опухоли.
Исследователи обнаружили, что опухолевые клетки формируют так называемый синцитий – межклеточную сеть при помощи щелевых контактов, состоящих из белков коннексинов в глиальных клетках различных типов опухолей.
Нейроны и глиальные клетки – основные клеточные единицы центральной нервной системы. Между нейронами располагаются синапсы – cпециализированные контакты, выполняющие функцию передачи электрического сигнала от одной клетки к другой. Глиальные клетки ЦНС, по современным данным, имеют не менее важное значение, чем нейроны. Их можно назвать помощниками нейронов – они входят в состав гематоэнцефалического барьера, снабжают необходимыми веществами нейроны, участвуют в процессах регуляции, защиты, регенерации и даже обучения нервной ткани. Глиальные клетки соединены щелевыми контактами, которые могут быть в закрытом и открытом состоянии и объединяют глиальные клетки между собой в так называемый «синцитий» или общее пространство. В состав щелевых контактов входит белок коннексин. В каждом органе свой тип коннексина, имеющий свои полиморфизмы – варианты последовательностей ДНК.
Согласно ВОЗ, любая глиальная опухоль в головном мозге – фатальное заболевание, лечения от которого не существует, и единственный способ избавления от опухоли – ее удаление. Но не всегда это возможно, особенно если опухоль располагается глубоко под корой головного мозга. Поэтому столь важна разработка методик неинвазивного лечения опухолевых образований.
В головном мозге располагаются центры управления дыханием, пищеварением, сердечной деятельностью, и, если опухоль находится в одной из таких жизненно важных зон, это несет прямую угрозу жизнедеятельности организма.
Продолжительность жизни человека с такого рода опухолью – от 3 до 8 месяцев. В случае удаления опухоли и дальнейшей химио- и лучетерапии можно продлить жизнь в среднем на 1 год.
Выявление значительного количества щелевых контактов в глиомах будет свидетельствовать в пользу гипотезы о способности опухолевых глиальных клеток интегрироваться в окружающие нейрональные и нейро-глиальные сети мозга. Основой этой гипотезы стало открытие глютаматергических синапсов между клетками глиомы и пресинаптическими окончаниями нейронов. Существование таких нейро-глиомных синапсов способствует пролиферации опухоли, ее росту и устойчивости.
Предположительно, возбуждающий сигнал, возникающий в синапсе между глютаматергическим нейроном и опухолевой клеткой глиального происхождения, передается другим опухолевым клеткам через сети щелевых контактов, распространяя нейрональную активность.
Опухолевые клетки активно мутируют. Но ученые, занимающиеся исследованием опухолей, постепенно распутывают клубок этих мутаций.
Для исследователей важно знать, открыты или закрыты щелевые контакты в опухоли, что происходит с белками коннексинами, которые входят в состав глии. Если щелевые контакты в опухоли закрыты, то они являются инструментом для обмена опухолевыми факторами внутри самой опухоли, которая ломает механизм клеточной гибели. Клетки не отмирают, они обмениваются друг с другом этим фактором. Так возникает необходимость закрытия щелевых контактов. С другой стороны, при закрытии этих контактов возникает потребность в их открытии с целью допуска факторов гибели клеток в опухоль. Для того чтобы закрыть щелевые контакты, используются специальные блокаторы, такие как карбеноксолон, высокооктановые спирты, а также другие вещества, повышающие уровень pH. Так как коннексины существуют не только в головном мозге, применять эти средства на весь организм нежелательно: есть риск закрытия щелевых каналов в других органах и тканях. На каждый коннексин, в зависимости от полиморфизмов (вариантов последовательностей ДНК), применяется отдельный препарат с целью открытия или закрытия щелевых каналов.
Ученые будут изучать небольшие фрагменты опухолей мозга, которые будут обработаны специфическими антителами к белку коннексину 43-го типа и к белкам цитоскелета глиальных опухолей. Итоги исследований могут быть приняты во внимание при составлении прогноза выживаемости на основе данных о количестве белков-коннексинов и их функций, реакции коннексинов при реакции опухоли на терапию, а также для разработки индивидуальных генно-модифицированных терапевтических препаратов для лечения глиом.
В рамках исследования ученые ДГТУ тесно сотрудничают с коллегами из Пуэрто-Рико, которые занимаются изучением полиаминов – молекул, имеющих несколько аминных групп. Полиамины интересны тем, что некоторые из них могут взаимодействовать с белками коннексинами, тем самым открывая или закрывая щелевые контакты.
В дальнейшем ученые планируют составить Атлас ультраструктуры глиальных опухолей головного мозга. Подобных атласов на сегодняшний день не существует.