Гены в бронхах сообщат курильщику о скором раке легких

«Минздрав предупреждает…», а люди продолжают дымить, и каждый думает, что не попадет в роковые 10-20% курильщиков, заболевающих раком легких. Теперь есть надежда, что благодаря работе международной команды ученых под руководством Аврума Спира (Avrum Spira), доцента медицины Бостонского университета, можно будет точно предсказать, так это или нет.

Идея ученых состояла в том, чтобы найти изменения, предшествующие раку легких, но не в них, а в эпителии дыхательных путей. Ведь сигаретный дым повреждает весь дыхательный тракт. А эпителий трахеи и бронхов намного проще и менее травматично для пациента взять на биопсию, чем ткань легких.

Пути, ведущие к раку

Исследователи уже получили полный геном раковой клетки и нашли множество биохимических сигнальных путей, приводящих к раку. Каждый такой путь запускается активностью группы генов. Среди них ученые хотели найти гены, способные сигнализировать о патологическом процессе еще до начала роста опухоли.

Активность генов, запускающих семь приводящих к опухоли патологических путей, они изучили в дыхательных путях 129 курильщиков (60 с раком легких и 69 -- без рака). Некурящие люди понадобились для сравнения потому, что у них болезнь запускают совсем другие гены. Поэтому требовалось исключить «несигаретные» механизмы активации.

Собственно, сами данные ученые получили в своей предыдущей работе. А теперь они сосредоточились на анализе полученных данных. Надо сказать, что гистологически ткань бронхов была совершенно нормальной, то есть без нарушения строения клеток. Зато в работе генов исследователи обнаружили изменения.

Ключевые гены

У курильщиков с раком легких по сравнению с нераковыми курильщиками, а также с некурящими добровольцами оказалась достоверно повышена активность генов сигнального пути, начинающегося с фосфатидилинозитол-3-киназы (PI3K). Результат ученые подтвердили, собрав дополнительный материал -- эпителий бронхов у 35 курильщиков с раком и без рака. Поясним, что речь идет не об одном гене фермента PI3K, а о более чем трех десятках генов, вовлеченных в биохимический сигнальный путь. Активность генов не зависела от стажа курения, то есть от количества накопленных в легких вредных веществ, и не зависела от наличия хронической обструктивной болезни легких.

В дополнительном исследовании авторы работы сравнили генную активность в эпителии бронхов у курящих, бросивших курить и никогда не куривших здоровых добровольцев. И не обнаружили различий в генной активности ни одного из биохимических путей. Все сводится к тому, что повышенная активность PI3K-сигнального пути специфична для рака легких. Этот показатель изучили и в самих клетках опухоли легких -- там активность генов PI3K-сигнального пути оказалась намного увеличена по сравнению с неопухолевыми клетками.

На следующем этапе ученые измерили активность генов указанного пути у курильщиков, у которых рака не было, но имелась бронхолегочная дисплазия -- нарушение в строении ткани, которое рассматривают как предопухолевое состояние. Оказалось, что у курильщиков с дисплазией активность данного пути выше, чем у курильщиков без дисплазии. Что и подтверждает тезис: активация PI3K-сигнального пути -- признак начальной стадии опухолевого процесса, говорят авторы работы.

Его еще можно остановить

Затем исследователи попытались воздействовать на этот путь и повернуть процесс вспять. При помощи специального лекарства они уменьшили дисплазию у шести из девяти пациентов. При этом активность генов, подавляющих механизм PI3K, усилилась. У трех пациентов, на которых лекарство не подействовало, не изменилась и генная активность. Значит, решили ученые, лечение дисплазии напрямую связано с активностью данных генов.

Ученые впервые показали, что генные изменения возникают в области, находящейся на значительном удалении от раковой опухоли -- в эпителии бронхов. И что они предшествуют появлению рака легких. А лекарство, которое подавляет этих генные изменения, может тем самым предотвращать рак.

Авторы статьи в Science Translation Medicine объясняют, что причинами избыточной активности PI3K-сигнального пути могут быть мутации в самых разных генах. Одна из таких мутаций -- увеличение копий гена самого фермента PI3K.