Исследователи обнаружили, что клетки рака легких защищены от повреждения сигаретным дымом

Клетки рака легких выживают лучше и демонстрируют меньшее повреждение клеток при воздействии сигаретного дыма в экспериментах на клеточных культурах по сравнению с нераковыми клетками легких. Новое исследование группы студентов под руководством молекулярного биолога из штата Пенсильвания, возможно, показало, как клетки рака легких могут сохраняться в дыме. Этот механизм может быть связан с тем, как раковые клетки развивают устойчивость к фармацевтическому лечению.

Команда обнаружила, что белок, который экспрессируется на высоком уровне в некоторых клетках рака легких и действует как насос для транспортировки молекул через клеточную мембрану, потенциально может очищать повреждающие молекулы, поступающие из сигаретного дыма. Эти молекулы, если их оставить неочищенными внутри клеток, могут привести к агрегации белков, которая может повредить и в конечном итоге убить клетки легких.

Статья с описанием исследования появилась в ПЛОС Один.

«Сигаретный дым содержит канцерогенные соединения, такие как углеводороды, активные формы кислорода и азота, которые могут повреждать клетки различными способами», — сказала Мария Красильникова, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии в Научном колледже Эберли в Пенсильванском университете и ведущий руководитель исследования. автор статьи. «Одним из способов, которым эти соединения могут повредить клетки, является неправильное сворачивание белков, что может привести к образованию белковых агрегатов».

Исследователи объяснили, что белковые агрегаты могут нарушать внутреннюю работу клетки и в конечном итоге приводить к ее гибели. Эти агрегаты вовлечены в ряд нейродегенеративных заболеваний, таких как боковой амиотрофический склероз, болезнь Альцгеймера и Паркинсона, а также в прогрессирование рака, эмфизему и хроническую обструктивную болезнь легких.

Исследователи сначала сравнили уровень агрегации белка между линией клеток рака легких и нераковыми клетками при выращивании в культуре, содержащей конденсаты сигаретного дыма. Они обнаружили, что после 24 часов воздействия сигаретного дыма раковые клетки имели более низкие уровни белковых агрегатов, чем нераковые клетки из линии клеток почек обезьяны и двух линий клеток легких человека.

«Затем мы наблюдали, как клетки росли и выживали в различных концентрациях конденсата сигаретного дыма в течение семи дней», — сказала Красильникова. «Удивительно, но раковые клетки могли продолжать расти в концентрации сигаретного дыма, примерно в 10 раз превышающей концентрацию нераковых клеток. Поэтому мы хотели исследовать, как раковые клетки могли поддерживать этот рост в токсичной среде на механистическом уровне. .»

Исследовательская группа сосредоточилась на роли поверхностного клеточного насоса под названием ABCG2, который, как известно, высоко экспрессируется в клеточной линии рака легких, а также связан с раком молочной железы.

«Мы заметили, что раковые клетки трудно окрасить флуоресцентным синим красителем, который мы используем для окрашивания ДНК, чтобы помочь нам увидеть клетки», — сказала Красильникова. «Было показано, что ABCG2 выкачивает краситель из клеток, поэтому мы знали, что он должен быть очень активен в этих клетках, и предположили, что он также может выкачивать из клеток канцерогенные соединения из сигаретного дыма».

Чтобы проверить эту гипотезу, исследовательская группа ингибировала активность ABCG2 в раковых клетках двумя способами и проверила, как клетки затем реагировали на воздействие сигаретного дыма. Они использовали фебуксостат, лекарство, используемое для лечения подагры и известный ингибитор активности ABCG2, и отдельно подавляли активность ABCG2 с помощью генетического метода, называемого РНК-интерференцией. В обоих случаях они наблюдали увеличение агрегации белка в раковых клетках при ингибировании ABCG2.

«Кажется очевидным, что ABCG2 играет важную роль в том, как раковые клетки смогли поддерживать более низкие уровни агрегации белков, а также лучше расти и выживать при воздействии сигаретного дыма», — сказала Красильникова. «Мы считаем, что он делает это, выкачивая канцерогенные соединения сигаретного дыма из клеток, позволяя им выжить в токсичной среде».

Поверхностные клеточные насосы, включая ABCG2, также участвуют в развитии множественной лекарственной устойчивости рака, предположительно за счет выкачивания повреждающих химиотерапевтических препаратов из раковых клеток.

«Известно, что курение во время лечения рака ухудшает прогноз», — сказала Красильникова. «Это может быть связано с общим механизмом раковых клеток, который позволяет им лучше выживать в токсичной среде. Наши результаты показывают, что увеличение активности ABCG2 в раковых клетках, а также других подобных насосов, вероятно, является одним из этих механизмов». механизмы».