Генам тоже нужно обучение! Эпигенетическое лечение рака

Рак — генетическое заболевание на клеточном уровне. Накопление повреждений DNA (мутаций) в генах, контролирующих размножение клеток и межклеточную коммуникацию, приводит к неконтролируемому делению. Исследования последних лет показали, что помимо генетической структуры клетки в канцерогенезе действуют эпигенетические факторы, изучающие связь генов и среды.

В нашей предыдущей статье по теме мы рассмотрели роль эпигенетических факторов в развитии рака. В этой статье узнаем, как обучать гены противостоять раку.

Эпигенетические механизмы не меняют структуру гена, но определяют, будет ли он активен.

Иными словами, представим всю генетическую информацию книгой, каждая страница которой выполняет функцию гена. Заклеив страницу, мы лишь мешаем её прочесть, не изменяя её. Именно так эпигенетические механизмы действуют на гены.

Часто встречающиеся при раке эпигенетические механизмы — метилирование DNA и модификации гистонов.

1. Метилирование DNA: К DNA присоединяются химические группы, называемые метильными. Участок гена с добавленной метильной группой остаётся неактивным и не выполняет свою функцию.
2. Модификации гистонов: Они определяют активность генов. Как известно, внутри клетки DNA имеет нитевидную структуру. Гистоновые белки оборачивают DNA, придавая ей плотную структуру. Оставшиеся внутри спирали гены не считываются и остаются неактивными.

Исследования показали, что самые частые при раке мутации происходят в механизмах метилирования DNA. Однако избыток или недостаток метилирования DNA различается в зависимости от типов генов.

Например, в раковых клетках обнаружена очень высокая степень метилирования генов-супрессоров опухоли. Из-за потери их активности клетка начинает бесконтрольно размножаться. Одновременно у генов, усиливающих деление клетки, метилирование низкое. Это приводит к более высокой, чем обычно, активности онкогенов (генов, обеспечивающих аномальный рост).

Главная цель эпигенетического лечения рака — препятствовать работе ферментов / молекул, осуществляющих эпигенетические механизмы. Большинство одобренных методов используется при раке крови и лимфатической системы (лейкемиях и лимфомах). Разработанные с этой целью и одобренные FDA (Управлением по контролю пищевых продуктов и лекарств США) препараты следующие.

1. Azacitidine: Одобрен в 2004. Подавляет активность ферментов, осуществляющих метилирование. Миелодиспластический синдром: применяется для лечения его подтипов.
2. Decitabine: Одобрен в 2006. Подавляет активность ферментов метилирования. Используется для лечения миелодиспластического синдрома.
3. Vorinostat: Одобрен в 2006. Нацелен на ферменты / молекулы, осуществляющие модификации гистонов. Кожная T-клеточная лимфома: применяется для её лечения.
4. Romidepsin: Одобрен в 2009. Нацелен на ферменты / молекулы модификации гистонов. Используется для лечения кожной T-клеточной лимфомы.
5. Ruxolitinib: Одобрен в 2011. Нацелен на активность белков, вызывающих подавление иммунной системы и деление клеток. Миелофиброз : применяется для лечения.

Разрабатываются эпигенетические методы и для солидных опухолей (всех видов рака, кроме лейкемий и лимфом). Основная проблема — невозможность эффективно доставить эпигенетические препараты к солидным опухолям. Одновременно продолжаются клинические исследования сочетания эпигенетического лечения с другими методами. Другая трудность — неполное понимание эпигенетических механизмов. Как известно, вся наша генетическая информация раскрыта проектом генома человека. Однако поскольку эпигеном (вся эпигенетическая информация) ещё не проанализирован, эффективные препараты разработать не удаётся. Тем не менее эпигенетические методы дают большие надежды на будущее. Повреждения генов необратимы , а эпигенетические механизмы обратимы (например, при наборе и снижении веса). Это позволяет открыть путь к эффективным методам лечения рака.