Иллюстрация Lion on helium, пресс-служба МФТИ.

Иллюстрация Lion on helium, пресс-служба МФТИ.

Ученые из Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта и МФТИ изучили влияние терпеноидов сибирской пихты на стареющие и раковые клеточные линии на генном уровне. Статья опубликована в журнале ​Oncotarget​.

Исследования терпеноидов были начаты учеными из фармацевтической компании «Инитиум-Фарм», и одним из направлений стало изучение их воздействия на раковые заболевания. Результаты заинтересовали генетиков.

Терпеноиды — класс углеводородов, основной компонент смол, бальзамов и многих эфирных масел. В больших количествах терпеноиды содержатся в хвойных растениях и защищают их от болезней и вредителей, а также от многих неблагоприятных факторов окружающей среды (перегрева, охлаждения, повреждений и т. д.). Известно, что многие вещества этого класса обладают потенциальными геропротекторными и противораковыми свойствами.

В настоящее время разработка принципиально нового лекарственного препарата очень дорога, но если у уже созданного вещества обнаружить новые свойства, то процедура регистрации значительно упрощается, следовательно, стоимость разработки препарата уменьшается в разы. «Абисил» — зарегистрированное лекарственное средство, в состав которого входят терпеноиды сибирской пихты, — применяется в медицине, так как обладает противовоспалительными, ранозаживляющими и антибактериальными свойствами. Исследователи решили глубже изучить его геропротекторные и противораковые свойства.

Модель старения клеток

Для изучения влияния терпеноидов сибирской пихты на процесс старения клеток ученые использовали пассажи. Пассажем называется процесс пересадки клеток на новую среду. В эксперименте были использованы фибробласты — клетки соединительной ткани организма. Раз в 2–3 дня, когда клетки образуют сплошной слой и достигают высокой плотности, часть культуры клеток отделяют от поверхности питательной среды и переносят в сосуд с новой питательной средой. Это необходимо делать, так как клетки в процессе своей жизнедеятельности выделяют токсины и истощают питательную среду. Между пассажами клетки успевают поделиться, поэтому чем больше клеточная культура претерпела пассажей, тем больше раз она поделилась, а значит — постарела. Ученые использовали эту технологию как модель старения. Маркером старения являлось изменение уровня производимой клеткой РНК (уровень экспрессии генов); сравнивалось изменение генной активности в пассажах клеток под воздействием препарата и без. Установив значимый порог изменения уровня экспрессии в 2 раза и более, исследователи показали, что в фибробластах 13-го пассажа уровень экспрессии (количество производимой клеткой РНК) у 43 генов повышается, а у 67 снижается. В фибробластах 6-го пассажа значительный рост наблюдается у 21 гена, а снижение — у 16. Таким образом, чем старше клетка, тем больший эффект оказывают терпеноиды сибирской пихты на уровень экспрессии отдельных генов.

Применение исследуемого вещества вызвало двукратное увеличение уровня экспрессии гена GADD45B и 1,5-кратное увеличение GADD45A. Это семейство генов связано как с подавлением развития опухолей, так и с продолжительностью жизни.

Воздействие терпеноидами сибирской пихты сопровождалось увеличением в 1,5–3 раза экспрессии генов теплового шока — системы ответа клетки на повышение температуры. Они играют важную роль в сборке, укладке и транспорте сложных белков, а также утилизации старых. Исходя из задействованных механизмов и построенных клеточных путей, ученые сделали вывод, что применение «Абисила» может изменить уровень экспрессии генов в старых клетках до уровня молодых.

Экспрессия отдельных генов увеличилась

Согласно мировой статистике, смертность от рака поджелудочной железы среди онкологических заболеваний занимает 6-е место в мире, а от рака толстой кишки — 3-е (Torre LA, Bray F, Siegel RL, Ferlay J, Lortet-Tieulent J, Jemal A. Global cancer statistics, 2012. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 2015). Исследователи проверили эффекты воздействия терпеноидов сибирской пихты на клеточные линии аденокарциномы толстой кишки (Сасо-2) и аденокарциномы поджелудочной железы (AsPC-1).

Эксперимент показал повышенный уровень экспрессии трех генов семейства GADD45 (GADD45A, GADD45B и GADD45G) как в нормальных фибробластах, так и в опухолевых клеточных линиях (AsPC-1 и Сасо-2). Мутации в генах GADD45 часто сопровождают возникновение и развитие злокачественных новообразований, также они влияют на эффекты химиотерапевтических препаратов.

Кроме того, ученые обратили внимание на гиперэкспрессию генов DUSP1-2, DUSP4-6 и DUSP8, возникающую при воздействии исследуемым веществом. Гены семейства DUSP отвечают за подавление МАРК-сигнальных путей, тем самым являясь генами, подавляющими развитие опухолей и отвечающими за эффективность химиотерапии.

Таким образом, в исследовании были показаны потенциальные геропротекторные и противораковые свойства терпеноидов сибирской пихты, что в дальнейшем, возможно, приведет к расширению области применения этого вещества.