Specjalny RNA ogranicza powstawanie komórek raka piersi

Rak piersi jest najczęstszym nowotworem występującym u kobiet. Rozwój raka piersi często wynika z komórek nabłonkowych gruczołu sutkowego, tych samych komórek, które specjalizują się w produkcji mleka w czasie ciąży i po jej zakończeniu. Zespół naukowców z Uniwersytetu Friedricha Schillera w Jenie (Niemcy), Uniwersytetu w Shenzhen (Chiny) i Szpitala Uniwersyteckiego w Jenie (Niemcy) przyjrzał się bliżej temu procesowi specjalizacji i rozszyfrował mechanizm molekularny, który również wydaje się odgrywać ważną rolę w rozwoju raka . W oparciu o wyniki tych badań możliwe będzie opracowanie nowych procedur diagnostycznych i metod leczenia raka piersi. Naukowcy relacjonują swoją pracę w czasopiśmie naukowym Cell Reports.

Włączanie i wyłączanie syntezy RNA.

Różnicowanie komórek, czyli ich specjalizacja, jest istotnym elementem organizmu – tylko dzięki tej specjalizacji komórki mogą wykonywać różne zadania. Podczas laktogenezy – procesu stymulowanego przez hormony umożliwiające gruczołom sutkowym produkcję mleka – najpierw rozmnażają się odpowiednie komórki. Niezbędne do tego białka produkowane są przez rybosomy. Podstawowym elementem budulcowym rybosomów jest rybosomalny RNA, w skrócie rRNA. Jeśli potrzeba większej ilości białek, wzrasta również zapotrzebowanie na rRNA, a tym samym zwiększa się jego synteza w jądrze komórkowym. Pod koniec laktogenezy wyspecjalizowane komórki przestają rosnąć i ponownie ograniczają syntezę rRNA. Ten mechanizm regulacyjny zachodzi na poziomie epigenetycznym, co oznacza, że ​​zmienia się nie samo DNA, ale jego opakowanie, za które odpowiada inny rodzaj RNA.

„Odkryliśmy, że długi, niekodujący RNA zwany PAPAS, który odkryłem kilka lat temu, mobilizuje DNA i zmniejsza produkcję rRNA” – wyjaśnia dr Holger Bierhof, który kieruje projektem na Uniwersytecie w Jenie. „Dokładniej, PAPAS wpływa na dostępność aktywnych regionów DNA i określa, czy zostanie on transkrybowany na RNA, czy nie. Jeśli potrzebnych będzie zbyt wiele rybosomów i białek, a co za tym idzie zbyt dużo rRNA, synteza PAPAS zostanie zmniejszona. Jeśli te należy przerwać działanie i zwiększyć poziom PAPAS.”

Eksperci z Jeny odkryli również, że PAPAS odgrywa ważną rolę nie tylko w proliferacji komórek, ale także w specjalizacji. „Kiedy wyłączyliśmy białko PAPAS poprzez manipulację genami w komórkach, zauważyliśmy, że rozwój w komórki produkujące mleko nie przebiegał już prawidłowo” – mówi Bierhoff.

Wysoki poziom PAPAS – zmniejszony wzrost guza

Synteza rybosomalnego RNA (rRNA) jest również zwiększona w komórkach nowotworowych, ponieważ rozmnażają się one szybko i wymagają dużej ilości białek, a co za tym idzie, dużej ilości rybosomów. „Zadaliśmy więc sobie pytanie, czy zaobserwowany przez nas mechanizm regulacyjny odgrywa również rolę w rozwoju raka piersi. Odpowiedź jest zdecydowanie tak” – wyjaśnia biolog komórkowy Bierhoff. „Kiedy zmniejszyliśmy syntezę PAPAS i powstrzymaliśmy specjalizację komórek, zaobserwowaliśmy, że rozwinęły się w nich cechy komórek nowotworowych”. Z kolei badacze wykazali w hodowlach komórkowych i na myszach, że wysoki poziom PAPAS ogranicza wzrost nowotworu i rozprzestrzenianie się przerzutów.

Ale w jaki sposób komórki nowotworowe zatrzymują produkcję PAPAS i w ten sposób wzmacniają syntezę rRNA? „Znaleźliśmy również mechanizm tego zjawiska” – wyjaśnia Bierhoff. „Wytwarzanie PAPAS wymaga sygnału molekularnego na początku genu PAPAS. Ta struktura sygnalizacyjna jest regulowana przez specyficzne białka, które mogą rozdzielić lub zablokować strukturę. Zaobserwowaliśmy, że produkcja tych białek jest szczególnie wysoka w komórkach raka piersi „Im bardziej agresywny guz, tym większa jest ich liczba”.

Naukowcy z Jeny opracowują terapię RNA.

Dla Holgera Bierhoffa wyniki badań są obiecujące z dwóch powodów: „Po pierwsze, widzimy, że PAPAS może być interesującym markerem do oceny agresywności guza piersi. Informacje te można wykorzystać jako narzędzie diagnostyczne” – mówi. „Po drugie, opracowujemy już terapię RNA w leczeniu raka. Znamy mechanizm, za pomocą którego PAPAS reguluje syntezę rRNA i wiemy, który region RNA jest do tego potrzebny. Teraz pomysł jest taki: „Wyprodukować syntetycznie tę część PAPazę, pakujemy ją w nanocząsteczki i wprowadzamy do komórek nowotworowych, przywracając w ten sposób ich funkcję. W ten sposób możemy zmniejszyć syntezę rybosomalnego RNA (rRNA), którego nowotwór potrzebuje do namnażania. „Ta strategia byłaby podobna do szczepionek mRNA , jak np. Przeciwko COVID-19, jednak tutaj zamiast RNA kodującego białko zostanie zastosowany regulatorowy RNA.