Недавно проведенное исследование показало, что белки, активированные светом, могут восстановить нормальную функцию клеток. Таким образом, свет можно использовать для лечения некоторых заболеваний, включая онкологические. Американские ученые опубликовали результаты этой работы 25 июля 2022 года в научном журнале Nature Communications.
Изначально ученые планировали исследовать функции митохондрий — органелл, обеспечивающих клетки энергией.
Авторы работы рассказывают, что сотни митохондрий регулярно собираются вместе (этот процесс называется слиянием), а затем снова делятся. Таким образом, набор этих органелл в здоровых клетках постоянно остается сбалансированным. При нарушении функций митохондрий баланс между слияниями и делениями нарушается.
Подобное расстройство способно приводить к нейродегенеративным (например, деменции) и онкологическим заболеваниям.
Предыдущие исследования показали, что в делении митохондрий играют важную роль другие внутриклеточные органеллы — лизосомы. Последние представляют собой пузырьки, внутри которых находятся ферменты. Когда митохондрия контактирует с лизосомой, то та разрезает ее, словно ножницы.
Ученые хотели понять, как можно ускорить процесс деления митохондрий при контакте с лизосомами. Эффективным решением оказалась оптогенетика — методика, позволяющая довольно точно контролировать функции белков и клеток с помощью света.
Интеллектуальная собственность https://www.euroonco.ru
Как свет влияет на работу белков?
Доктор Кай Чжан (Kai Zhang), один из соавторов исследования из Иллинойского университета (США), отмечает:
Многие белки в растениях чувствительны к свету. За счет них растение «понимает», ночь сейчас или день. Оптогенетика позаимствовала у представителей флоры эти светочувствительные белки и использует их у животных. Прикрепляя такие белки к клеточным органеллам, можно регулировать их работу и взаимодействия друг с другом. Именно так мы поступили с митохондриями и лизосомами.
Ученые использовали для управления митохондриями и лизосомами синий свет. Для этого к митохондриям и лизосомам стволовых клеток прикрепили два разных белка. При воздействии света эти белки естественным образом связываются друг с другом, образуя новый белок.
Доктор Цзяцзе Дяо (Jiajie Diao), один из соавторов исследования, рассказывает:
Мы обнаружили, что это может восстановить митохондриальную функцию. Некоторые клетки даже способны вернуться к нормальному состоянию. Это доказывает, что с помощью простой стимуляции светом мы можем хотя бы частично восстановить митохондриальную функцию клетки.
Авторы работы утверждают, что разработанная ими методика поможет пациентам, у которых слишком большие митохондрии, и их нужно разделить. В случае с раковыми клетками подход немного другой: в них можно постоянно дробить митохондрии на более мелкие части, так, чтобы в конце концов клетка перестала функционировать. Ведь митохондрии — источник энергии, без них злокачественная опухоль не сможет поддерживать свою жизнедеятельность и расти.
Важное преимущество этого метода оптогенетики в том, что он безопасен. С помощью него лишь ускоряют естественный процесс, происходящий в организме.
Что дальше?
Митохондрии могут быть не только слишком большими, но и слишком маленькими. Ученые уже работают и над этой проблемой, разрабатывают методики, ускоряющие слияние. Также идет разработка новых оптогенетических систем, которые работают со светом других цветов: зеленого, красного, с инфракрасным излучением. Ведь цвет зависит от длины волны, а она влияет на то, насколько глубоко свет проникает в ткани тела.
Пока метод проверен только на стволовых клетках человека «в пробирке». Следующим этапом станут исследования на животных. Если они пройдут успешно, то можно будет переходить к клиническим испытаниям с участием людей.
Ученые всего мира работают над созданием новых противоопухолевых препаратов, которые помогут сделать лечение более эффективным, спасать больше жизней, увеличивать выживаемость при поздних стадиях рака. Это довольно длительный и сложный процесс, но за последние десятилетия было одобрено немало новых препаратов. В клиниках федеральной сети «Евроонко» доступны все новейшие противоопухолевые средства, зарегистрированные на территории России. Они всегда в наличии, и наши врачи готовы немедленно начать терапию.
Источник: sciencedaily.com.
Читайте также:
круглосуточно
и событий клиники