Роль РНК в развитии рака и его устойчивости к лечению

В 50-х годах прошлого века проводились активные исследования двойной спирали ДНК и изучение ее роли в мутациях, которые могут провоцировать онкологию. Но, как показали проведенные исследования, ДНК не раскрывает всех секретов появления раковых клеток в организме. При этом была выявлена РНК и определена ее роль в развитии и лечении злокачественных процессов.

Что такое ДНК и РНК человека, какая между ними разница?

ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота – это молекула, состоящая из нуклеотидов тимина, аденина, цитозина и гуанина. Ее главная роль заключается в передаче наследственной информации. Именно от этой молекулы зависит, какие белки и в каком объеме будет производить клетка.

ДНК каждой клетки организма одинаковая и находится в их ядре. Нуклеотиды формируют две закрученные в спираль цепочки. На этапе деления клетки эта спираль распутывается и делится на разные нити, каждая из которых становится своеобразным шаблоном для формирования новых нитей, которые затем снова закручиваются в спираль.

Задача РНК, или рибонуклеиновой кислоты, заключается в переносе информации относительно последовательности расположения нуклеотидов из ядра, где размещено ДНК в цитоплазму (клеточную жидкость, в которой сосредоточены все клеточные компоненты). Здесь происходит объединение РНК друг с другом и аминокислотами, в результате чего синтезируются белки.

Ученые предполагают, что даже если ДНК не подвергалась каким-либо мутациям и изменениям, РНК все равно способна самостоятельно вносить изменения в процесс и структуру синтезируемых белков. У пациентов с онкологией такие изменения приводят к тому, что концентрация белков, которые должны уничтожать патогенные опухолевые клетки, катастрофически снижается. При этом уровень тех белков, которые провоцируют деление злокачественной клетки, во много раз увеличивается. Поэтому учеными было принято решение изучать комплекс ДНК+РНК и его роль в процессе развития раковых клеток.

Чтобы понять причину и механизм развития рака, проводятся исследования различных типов РНК. Самыми известными из них являются:

1. Матричная, или информационная РНК. Ее роль заключается в генетическом кодировании информации, которая содержится в ДНК, и ее передаче к тому месту, где происходит непосредственный синтез белков.
2. Рибосомная РНК. Это наиболее распространенная из всех рибонуклеиновых кислот. На этот вид приходится порядка 85% всех РНК организма человека. Эта молекула объединяется с матричной РНК для формирования активного центра рибосомы, в котором непосредственно и происходит процесс синтеза белков.
3. Транспортная РНК. Ее задачей является перенесение аминокислот к месту, где из них синтезируются белки. Чтобы перенести определенный вид рибосомной РНК, необходим конкретный тип транспортной РНК.

Рассматривая комбинацию ДНК+РНК, становится понятно их различие. К характерным особенностям ДНК можно отнести следующее:

1. В состав дезоксирибонуклеиновой кислоты, кроме четырех азотистых соединений (тимина, цитозина, гуанина и аденина), входят остатки фосфорной кислоты и дезоксирибозы.
2. Молекула ДНК представляет собой классическую спираль, состоящую из двух нитей. Азотистые основания цепей соединяются между собой с помощью водородных связей, в результате чего образуется пара нуклеотидов. Их можно сравнить с лестничными ступенями.
3. ДНК находится в ядре каждой живой клетки и несет в себе генетический код.

Что касается РНК, то ее характерными особенностями считается следующее:

1. Рибонуклеиновая кислота состоит из остатков фосфорной кислоты, рибозы и трех азотистых соединений, которые напоминают аналогичные структуры у ДНК – цитозин, гуанин и аденин и четвертой – урацила.
2. У рибонуклеиновой кислоты молекула представляет собой одну цепочку не соединенных друг с другом нуклеотидов. В одной молекуле РНК таких нуклеотидов может быть от 100 до нескольких тысяч.
3. РНК считывает наследственную информацию с молекулы ДНК и передает ее к клеткам, которые создают по инструкции молекулу белка.
4. РНК может базироваться не только в ядре клетки. Она также есть в митохондриях, рибосомах, цитоплазме и пластидах.

Как РНК связана с исследованиями онкологии?

Если в цепи РНК происходит какое-либо изменение или объединяются РНК разных видов, возможен запуск процесса формирования раковых клеток. К примеру, нить матричной РНК может переносить неправильную версию кода, где важная наследственная информация окажется утерянной или искаженной. При этом создать новый полноценный белок, задача которого состоит в препятствии формированию раковых клеток, уже не получится. Или же матричная и рибосомная РНК могут объединиться в результате мутации.

Не так давно ученые отметили не кодирующую группу РНК, которые состоят из коротких транспортных РНК, не способных передавать информацию для синтеза белка. Как удалось выяснить, многие из этих клеток оказывают влияние на процесс терапии онкологических заболеваний, нарушая эффективность принимаемых пациентом противоопухолевых препаратов. Также принято считать, что эти не кодирующие РНК могут провоцировать процесс метастазирования раковых опухолей, их распространение в организме и проникновение в здоровые органы.

Особое внимание ученых привлекала разновидность рибонуклеиновой кислоты – микроРНК. В исследованиях приняли участие 10 тысяч онкобольных пациентов с 38 различными типами рака. Как стало известно, люди, у которых уровень микроРНК был минимальным, смогли прожить дольше, чем пациенты, у которых их уровень был высоким.

Также было выдвинуто предположение, что разгадка формирования и функционирования микроРНК способна пролить свет на процесс развития рака яичников и найти способы его лечения. Ведь именно эта патология стала наиболее распространенной причиной смерти среди всех гинекологических опухолей. Разгадать причину ее развития пока еще не удалось.

Изучая микроРНК, ученым удалось выяснить следующее:

• микроРНК способа безгранично воспроизводиться;
• она оказывает непосредственное воздействие на процесс активизации роста злокачественных клеток;
• под ее влиянием раковые клетки становятся невосприимчивыми к вводимым химиопрепаратам и другим методикам лечения злокачественных опухолей, нацеленных на ограничение их роста;
• может избегать разрушения под действием иммунной системы человека;
• принимает участие в процессе ангиогенеза – формирования кровеносных сосудов, которые обеспечивают питание раковой опухоли;
• способна усиливать генетическую нестабильность любой клетки.

Главной сложностью, с которой столкнулись ученые, изучающие процесс формирования и этапы развития РНК, стала нестабильность ее структуры. Рибоза, которая есть в составе клетки, способна подвергаться процессу гидролиза, в результате чего ее структурные элементы начинают разрушаться, вступая в контакт с водой. Поэтому в отличие от стабильной ДНК РНК способна легко изменить свою структуру. А это очень затрудняет процесс исследования и анализа данных. Но, к счастью, современные технологии все чаще позволяют ученым преодолеть эту проблему. Поэтому не исключено, что очень скоро они смогут решить все поставленные перед ними задачи.

Что значит расширенное генетическое исследование опухоли?

Расширенное исследование опухоли – это важная и неотъемлемая процедура для всех онкобольных. Главной причиной развития новообразования врачи называют мутацию клетки, которая нарушает работу остальных клеток, из-за чего начинается неограниченный и неконтролируемый рост опухоли, ее воспроизведение и последующее распространение по всему организму путем метастазирования. Поэтому важно выявить такую мутацию и отличить опухолевую клетку от нормальной. Эта информация поможет в дальнейшей подобрать эффективную терапию рака.

Генетические исследования опухоли способны помочь:

• онкобольным при выборе максимально эффективного лечения;
• пациентам с раком яичников, предстательной или молочной железы и желудка младше 50 лет для определения предрасположенности к развитию опухоли и подбора способов ее лечения;
• для здоровых людей, у которых среди ближайших родственников были случаи онкологии, для оценки предрасположенности к развитию заболевания и при необходимости определения профилактических мероприятий.

Также молекулярно-генетическое тестирование может назначаться:

• для выявления злокачественных опухолей в раннем возрасте;
• при множественных первичных опухолях, особенно, когда они сосредоточены в одной области (к примеру, колоректальный рак или опухоль в груди);
• при множественных новообразованиях разной локализации;
• при диагностике опухоли одинаковой локализации у нескольких родственников;
• при наличии врожденных аномалий, которые могут быть связаны с синдромом наследственной опухоли (доброкачественные образования на коже и т. д.);
• при нетипичных проявлениях опухоли (например, в груди у мужчины).

На синдром наследственной опухоли могут указывать следующие виды онкологии:

1. Эпителиальный перитонеальный рак, рак фаллопиевых труб или яичников. При таких диагнозах выявляются мутации в генах, которые также способны спровоцировать развитие рака молочной железы.
2. Тройной рак груди.
3. Колоректальный рак при наличии недостаточной репарации ДНК. В таком случае врач может заподозрить синдром Линча.
4. Онкологическая патология эндометрия на фоне недостаточной репарации ДНК также может указывать на вероятность синдрома Линча.

Если среди ближайших родственников встречались перечисленные заболевания, рекомендуют провести молекулярно-генетическое обследование. Если у пациента уже диагностирована онкология, ему важно пройти исследование для выявления определенных изменений в ДНК и РНК.

Для пациентов, у которых онкология уже подтверждена, своевременное проведенное молекулярно-генетическое тестирование даст возможность подобрать оптимальный способ терапии и спрогнозировать ее эффективность. Найдя в генах изменения, больной сможет помочь не только себе, но и своим родственникам. Выявив мутации в генах, способные повысить риск развития злокачественной опухоли у близких родственников, им также удастся узнать о необходимости проверить наличие таких изменений в их организме. Это позволит определить, если ли у близких родственников онкобольного риск столкнуться в будущем со злокачественным процессом.

Преимущества исследований для пациентов

Молекулярно-генетическое исследование опухоли признано важным этапов в лечении, так как оно позволяет определить ее генетический профиль. После проведения такого теста онкологу становится понятно, какие препараты будут эффективными, а какие нет. Таким образом пациенту удастся назначить терапию, которая будет для него менее токсичной и более результативной.

Единственной сложностью проведения таких исследований является их высокая стоимость, что связано с ценой оборудования, сложностью используемых технологий и трудоемкостью обработки получаемых данных.

Но онкологи отмечают, что такие затраты оправдывают себя, так как проведение исследования дает следующие возможности:

1. Пациентам с первичной опухолью можно построить стратегию терапии с нуля, спрогнозировать результат выбранного лечения, избежать приема слишком токсичных и при этом малоэффективных препаратов.
2. Пациентам, у которых опухоль прогрессирует или произошел рецидив, исследование дает возможность найти виды мутаций, которые могут быть устойчивыми к проводимому лечению, а также определить варианты терапии, которые помогут достичь желаемого эффекта.
3. Для пациентов, которые оказались невосприимчивыми к проводимому лечению, обследование позволяет пересмотреть и подтвердить или опровергнуть диагноз, найти дополнительные способы терапии и изучить возможность участия такого больного в проведении клинических исследований.

Информация, полученная в ходе проведения молекулярно-генетического исследования опухоли, дает возможность избежать тяжелых осложнений лечения, сделав его более эффективным и безопасным для пациента.

Читайте также в нашем блоге: 10 распространенных симптомов рака, которые люди игнорируют

Выводы

Ученые смогли доказать роль РНК в развитии раковых опухолей и указать на причины их устойчивости к проводимому лечению. Чтобы понять, почему появилось новообразование и как его лучше лечить, пациенту проводят ряд исследований. Самым эффективным из них стал расширенный молекулярно-генетический анализ опухоли. Он дает возможность подобрать наиболее эффективное лечение с минимальной токсичность и максимальным эффектом.