Митохондрии, помимо того, что являются главной энергостанцией клетки, участвуют в регулировании многих физиологических процессов, таких как генерация активных форм кислорода (АФК), производство метаболитов и поддержание постоянства внутриклеточного содержания кальция. Почти век назад немецкий ученый, лауреат Нобелевской премии Отто Варбург представил доказательства роли митохондрий в развитии рака. Затем интерес к этой теме снизился, однако в течение последних 20 лет он возродился. Установлено, каким образом митохондрии могут «помочь» клетке стать раковой. Кроме того, показано их участие в программируемой гибели клеток — важном механизме, регулирующем ответ опухолевых клеток на терапию, — и доказано, что митохондрии могут выполнять функцию переключателя между различными способами такой «утилизации».
«Молодые сотрудники Татьяна Денисенко и Анна Горбунова провели детальный анализ существующих данных о том, каким образом митохондрии могут участвовать в регуляции миграции опухолевых клеток внутри организма и влиять на формирование метастазов», — рассказал руководитель проекта, заведующий лабораторией исследования механизмов апоптоза факультета фундаментальной медицины МГУ Борис Животовский.
Митохондрии в клетке присутствуют в виде цепочек и являются динамическими органеллами, которые постоянно меняют морфологию, подвергаясь либо фрагментированию, либо вновь соединяясь и таким образом увеличиваясь в размерах. Происходящее находится под контролем сохранившихся в процессе эволюции ферментов. Уровень последних влияет на динамику митохондрий и, как следствие, на процессы клеточной миграции. Известно, что электронно-транспортная цепь митохондрий (по сути, цепочка из белков и различных соединений, по которой путешествует электрон) является основным источником продукции АФК в клетке. Повышение уровня АФК приводит к активации различных метаболических путей, способных вызывать морфологические изменения клетки, связанные с миграцией, инвазией и метастазированием. АФК могут приводить и к накоплению мутаций митохондриальной ДНК. Они же, в свою очередь, связаны с миграцией, повышенной инвазивностью и метастазированием при различных типах рака. В работе также показано, как эти данные соотносятся с метаболической картиной, свойственной различным типам рака.
Одно из наиболее важных семейств белков, регулирующих выживаемость опухоли, — Bcl-2 (В-клеточная лимфома). Это семейство включает как про-, так и анти-апоптотические белки, соответственно способствующие и противодействующие гибели клеток. Многие из этих белков выполняют свои функции на уровне митохондрий. Анализ около 200 публикаций позволил установить роль этих белков в метастазировании и предположить потенциальные способы терапии через нацеливание на их функции в митохондриях.
«В нашей лаборатории мы пытаемся дать ответ не только на вопрос “Почему опухолевые клетки устойчивы к лечению?”, но также и на вопрос “Как можно воздействовать на митохондрии опухолевых клеток с целью предотвращения метастазирования?”», — рассказывает одна из авторов исследования, аспирантка Анна Горбунова.
«Мы систематизируем все знания и пытаемся усовершенствовать подходы, нацеленные на препятствование появления метастазов и/или предсказать, каким образом можно на них воздействовать с помощью таргетирования, то есть нацеливания на митохондрии», — резюмировал Животовский.
