Современные подходы к лечению рака и понимание его природы

В Казахском национальном университете имени аль-Фараби прошло торжественное открытие Казахстанско-Американского центра по изучению цитоматрицы. В центре учёные займутся детальным исследованием структуры цитоматрицы и сложных клеточных процессов, что внесёт значительный вклад в развитие биомедицины. Планируется реализация совместных инновационных проектов, направленных на изучение биологии клеточных изменений в опухолевых клетках. Это будет способствовать подготовке высококвалифицированных научных кадров. В рамках мероприятия генеральный директор лаборатории Peri-Nuc Labs LLP, профессор-исследователь Baylor College of Medicine Таттым ШАЙКЕН прочитал лидерскую лекцию на тему «Природа рака и способы борьбы с ним». Лекция прошла при поддержке факультета биологии и биотехнологий и собрала преподавателей, магистрантов, докторантов и гостей из научного сообщества. Известного ученого в области клеточной биологии и исследований рака представила слушателям член Правления – проректор по научно-инновационной деятельности Алина Галеева, подчеркнув главные достижения профессора Таттыма Шайкена – в прошлом выпускника факультета биологии и биотехнологии КазНУ (в 1979 г.). Сейчас он один из ведущих мировых ученых в области клеточной биологии. Ученый является основателем и генеральным директором лаборатории Peri-Nuc Labs LLP, компании – официального резидента Инновационного парка Университета Хьюстона, а также профессором-исследователем Baylor College of Medicine. 

Лекция ученого с мировым именем Таттыма ШАЙКЕНА была посвящена природе рака и современным подходам к его лечению. Он начал выступ­ле­ния с признания сложности понимания природы рака.

– Дорогие коллеги, я очень рад присутствовать в этом зале, провести эту лекцию на тему «Природа рака и способы борьбы с раком». Самый глав­ный вопрос – что такое рак? Два года назад было опуб­ли­ко­вано интервью с израиль­ским профессором, лучший врач по версии Форбс Полиной Степенски. Там она ответила на вопрос блогера «Что такое рак?». Рак — это патологи­чес­кое состояние организма, при котором происходит сбой в его функционировании. Мы до сих пор не можем точно опре­де­лить, что именно вызывает рак, поэтому лечение этого забо­ле­вания скорее можно назвать искусством, чем наукой. Воз­никает закономерный вопрос: как же так, несмотря на все дос­тижения науки и тех­но­ло­гий, мы всё ещё не можем найти эффективное лечение для этого недуга? В истории медицины было предложено множество теорий и подходов к лечению рака. Однако, не­смо­тря на все усилия, до сих пор не существует универ­саль­ного метода, который мог бы полностью избавить от это­го заболевания. Наука, мощ­ные технологии, искусст­вен­ный интеллект не справляются с этой проблемой, хотя су­щест­вует множество теории и методик, таких как теория со­матических мутаций, ретро­ви­русов, онкогенов и др.

В истории медицины су­щест­вовали различные кон­цеп­ции и теории, касающиеся лечения онкологических забо­ле­ваний. Одной из наиболее известных и детально раз­ра­ботанных теорий была гипо­те­за соматической мутации кле­ток, которая была опуб­ликована еще в 1914 году. Впослед­ст­вии, в 1920-х годах, была пред­­­ло­же­на гипотеза о том, что ре­тро­вирусы могут яв­ляться пе­реносчиками онко­ген­ных аген­тов у птиц, однако данная версия не получила широкой поддержки в научном сообществе. Тем не менее, в 1960-х годах прошлого сто­ле­тия, за исследования в области ретровирусов и их связи с онкогенезом, была при­суж­дена Нобелевская премия.

Затем появилось направ­ле­ние ретровирусов, кото­рые зах­ватывают небольшие участ­ки генов и переносят их. В нас­тоя­щее время иденти­фи­ци­ро­вано около тридцати ре­­т­ровирусов, которые потен­циаль­но способны вызывать раз­ви­тие раковых забо­ле­ва­ний. Как это определяют. Клет­­ка, в которую внедряется ви­рус, изменяет свою мор­фо­логию и превращается в ра­ко­вую клетку. Теория получила название онкогенов. В нас­тоя­щее время количество генов, потенциально способных вы­зы­вать рак, составляет 867. С учетом эпидемических изме­не­ний это число увеличивается до 1,5 тысячи. Ежегодно дан­ный показатель продолжает расти. Примечательно, что дан­­ные мутации, известные как онкогены, не всегда при­во­дят к развитию злока­чест­вен­ных новообразований.

Несмотря на значительное количество мутаций, воз­ник­но­вение рака не является не­избежным. В ряде случаев рак может развиваться без пред­шест­вующих мутаций, что клас­сифицируется как эпиде­ми­ческое изменение. В нас­тоя­щее время опубликовано множество научных статей, которые подвергают сомнению ключевую роль генетических факторов в этиологии рака. Что стоит за этим явлением? В действительности, моле­куляр­ная генетика достигла такого уровня развития, что гене­ти­чес­кие исследования рака ста­ли неотъемлемой частью сов­ре­менной науки. Многие ас­пекты физико-химической характеристики, диагностики и стадирования онкологичес­ких заболеваний опираются на данные молекулярно-гене­ти­чес­ких исследований.

Деление раковых клеток мо­жет происходить с разли­ч­ной интенсивностью: от быс­тро­го, характерного для боль­шин­ства злокачественных но­во­образо­ва­ний, до замед­лен­ного, при котором пациенты могут не подозревать о наличии он­ко­логического заболевания и, в конечном итоге, умереть от естественных причин. Одним из морфологических приз­на­ков злокачественной транс­фор­мации клеток является изменение их формы и раз­ме­ров, что позволяет исполь­зо­вать данный критерий для диаг­ностики. Раковые клетки так­же характеризуются повы­шен­ной продукцией молочной кислоты, механизм которой до конца не изучен. Однако из­вес­т­но, что метаболические процессы в раковых клетках от­личаются от нормальных: они потребляют глюкозу в 30 раз интенсивнее и выделяют молочную кислоту в 43 раза ак­тивнее, чем здоровые клет­ки.

Вопросы, связанные с он­ко­ло­гическими заболе­ва­ния­ми, являются предметом ак­тив­ных научных дискуссий. Ежегодно публикуется около 20 тысяч научных статей, пос­вященных этой тематике. Ос­новное внимание исследо­ва­телей сосредоточено на ме­­ха­низмах биосинтеза, од­нако в последнее время было обнаружено, что гипертрофия ядрышка также играет зна­чи­тельную роль в развитии рака. Ядрышко представляет собой внутриклеточную органеллу, в которой происходит синтез рибосомных РНК и сборка ри­бо­сом. В раковых клетках на­блю­дается увеличение коли­чест­ва ядрышек и их размеров, что приводит к усилению био­син­тетической активности и, как следствие, к повышенному синтезу белков. Это является одним из характерных приз­на­ков раковых клеток. Мета­ста­зи­рование, процесс распрос­тра­нения раковых клеток из первичного очага опухоли в другие органы и ткани, также является важным аспектом онкологических заболеваний.

Гены и геном не являются детерминантами реальности. Подобно вирусу, который не оказывает вредного воздей­ст­вия до момента проникновения в клетку и начала процесса инфицирования, генетический материал не проявляет своей активности до активации со­от­ветствующих биоло­ги­чес­ких механизмов. Все хи­мические реакции происходят в ци­то­плаз­ме клетки. Именно цито­плаз­ма определяет мор­фо­ло­гическую структуру и фун­к­циональные харак­те­рис­тики организма, включая кле­точ­ные элементы. Благодаря ци­топлазме клетки прио­бре­тают различные формы, такие как нервные, мышечные и жи­ро­вые клетки. Физические па­раметры клетки, включая струк­туру, объем, размер и плотность, являются резуль­та­том цитоплазматических про­цессов. Нарушение мор­фо­ло­гической целостности и функ­­циональности цито­плаз­мы может привести к развитию онкологических заболеваний.

В ходе моей научной дея­тель­ности я ввел в научный обиход термин «цитоматрица». Данный термин был раз­ра­бо­тан в процессе исследования генома определенной эт­ни­ческой группы, которое на­ча­лось после моего переезда в Соединенные Штаты Америки. Результаты данного иссле­до­вания были опубликованы в виде научной статьи и за­щи­щены патентами. Однако, не­смотря на полученные дос­ти­жения, стало очевидно, что изучение генома не приводит к успешному лечению раковых заболеваний на клеточном уровне. В связи с этим я пе­ре­шел к сотрудничеству с вы­даю­щимся ученым доктором Лаке, который неоднократно выдвигался на соискание Но­бе­левской премии за свои ис­следования в области синтеза жи­ров. В рамках нашего со­трудничества я занимался вы­делением белков, участвующих в процессе синтеза жиров. Этот этап работы продолжался в течение семи лет и привел к получению значимых ре­зуль­татов. После этого я посвятил еще семь лет изучению бел­ко­вого комплекса, в результате чего был разработан метод по­лучения перенуклюса, который образуется вне ядра клетки. Результаты данного иссле­до­вания были опубликованы в научной статье, в которой под­робно описывается процесс разделения клетки на ядро, пе­ренуклярную фракцию, со­дер­жащую перенуклюс, и ци­то­золь.

Следует отметить, что дан­ная работа носила технический и методический характер и на начальном этапе не вызывала у меня особого интереса. Од­нако, благодаря тщательной проработке и применению сов­­ременных методов и­с­сле­до­вания, мы смогли достичь значительных успехов. В част­ности, мы использовали две ра­ковые клетки, а также бес­смерт­ные клетки и первичные фибробласты для проведения экспериментов. Во всех слу­чаях были получены ожи­дае­мые результаты. После­дую­щие десять лет я посвятил изу­­чению цитозоля – жидкой час­ти клетки – и природы пе­ренук­лю­са. Эти исследования поз­волили нам значительно рас­ширить наши знания в об­ласти клеточной биологии и биохимии.

В ходе лекции профессор Таттым Шайкен представил сов­ременные методы диаг­нос­тики и терапии онко­ло­ги­ческих заболеваний, осно­ван­ные на исследовании ме­­­ха­низмов выживаемости раковых клеток и особенностей синтеза белков в опухолях. За последние десять лет ученый разработал инновационные методики фракционирования клеток и концепции цито­ма­трикса, который разделяет ци­то­плазму и цитозоль. Эти ис­сле­дования способствуют бо­­лее глубокому пониманию патогенеза рака и энерге­ти­ческих потребностей кле­точ­ной механики. Профессор Шай­­кен предложил тех­но­ло­гии выделения злока­чест­вен­ных клеток из замороженных био­пта­тов, а также методы вы­­со­копроизводительного скри­нин­га противоопухолевых пре­паратов, связанные с изу­чением цитоматрикса. Эти раз­работки имеют потенциал для значительного улучшения диагностики и лечения онко­ло­ги­ческих заболеваний.

После лекционного выс­туп­ления состоялось обсуждение, в ходе которого слушатели за­дали ряд вопросов, на которые профессор Шайкен пре­дос­тавил развернутые и со­дер­жательные ответы. Участники мероприятия высоко оценили лекцию спикера, акцентировав внимание на её значимости для научно-образовательного сообщества.

Каиржан ТУРЕЖАНОВ