Клетки животных (и в том числе человека) общаются между собой почти так же разнообразно, как и целые организмы, которые из этих клеток состоят. Список возможных сигналов велик: это и электрические импульсы, и гормоны, и другие белковые и небелковые молекулы. Однако не все знают, что «молекула наследственности», ДНК, также способна служить посредником в общении многих типов клеток. Например, при программируемой клеточной смерти, апоптозе, особый класс ферментов расщепляет длинные молекулы ДНК на короткие фрагменты, которые после окончательной гибели содержавшей их клетки выходят в кровяное русло и могут быть доставлены в любую точку тела. Такие фрагменты ДНК часто образуются клетками опухолей и влияют на судьбу раковых новообразований. Каково это влияние, попытались выяснить медики и биологи из ФГБУ «МГНЦ» РАМН и ФГБУ «НИИОР» РАМН.

Окислительный стресс и поведение опухолевых клеток – одни из самых «жарких» тем современной клеточной биологии. Повреждение клеток активными формами кислорода даже полезно, если эти клетки – часть злокачественной опухоли. Иногда химиотерапия как раз направлена на то, чтобы уничтожить раковые клетки, вызвав в них окислительный стресс. Однако, как и всё остальное в природе, опухоль стремится к постоянству своего состояния и сопротивляется губительному воздействию химиотерапии. Способны на это раковые клетки в том числе и благодаря внеклеточной ДНК.

Объединённый коллектив учёных из НИИ общей реаниматологии РАМН и Медико-генетического научного центра РАМН исследовал, как внеклеточная ДНК влияет на соседние области культуры клеток карциномы груди (MCF-7). Подобная работа проводится на опухолевых клетках впервые.

Откуда берётся внеклеточная ДНК, ведь мы привыкли, что эта молекула – «резидент» ядра (а также митохондрий, которые имеют собственную ДНК, похожую, скорее, на таковую у бактерий)? Ее источник – погибшие клетки: после их смерти ДНК распадается, окисляется, а ее окисленные фрагменты подхватываются током крови, путешествуют по всему организму. Они сигнализируют о наличии окислительного стресса в какой-то его точке и вызывают изменение состояния тканей.

В нашем случае интереснее всего то, какой эффект оказывает окисленная внеклеточная ДНК на опухолевые клетки. Выяснилось, что, если культура MCF-7 находится в контакте с окисленной ДНК недолго, 1 час, в ней появляется множество клеток с нестабильным геномом. Это результат появления одно- и двухцепочечных разрывов, вызванных сигналами окисленной внеклеточной ДНК, в генах таких клеток. В итоге происходит гибель подобных «нестабильных» клеток, что в случае борьбы с опухолью очень даже полезно. Однако самые интересные результаты были получены в том случае, если на культуру MCF-7 окисленная внеклеточная ДНК воздействовала долгое время – скажем, сутки. В такой ситуации одним из последствий была не гибель, а ускорение деления опухолевых клеток!

Получается, опухоль (и вполне возможно, что не только она, но и другие клетки и ткани – это покажут дальнейшие исследования) может адаптироваться к вредоносному для неё воздействию. А это может изменить стратегию лечения различных патологий. Анна Алексеева, научный сотрудник лаборатории молекулярной биологии МГНЦ РАМН, поясняет: «Основной вывод исследования состоит в том, что ДНК вызывает вторичные эффекты. Это характерно и для раковых клеток, и для эндотелия сосудов (последнее – тема некоторых других работ лаборатории). Иными словами, имеется основное повреждающее воздействие, оно несет за собой выброс внеклеточной ДНК, а это может оказывать другое негативное влияние.

Поскольку появление внеклеточной ДНК при патологии приводит к явно негативным последствиям, есть предложение в будущем не только использовать ее как маркер для идентификации тяжести состояния (при преэклампсии, сердечно-сосудистых, аутоиммунных заболеваниях и т.д.), но и предпринимать попытки к очищению от нее кровотока. С другой стороны, важно понять, что именно в ДНК так воздействует на клетки, и как раз данной темой занимается в настоящее время наша лаборатория. Это поможет разработать способы “обезвреживания”, а также предсказать по содержанию ДНК спектр возможных осложнений и вовремя назначить лечение».