Лекарственная устойчивость остаётся одной из наиболее серьёзных проблем современной онкологии. Даже при наличии высокоэффективных препаратов, многие виды опухолей способны адаптироваться, модифицируя своё поведение и обмен веществ, что делает последующую терапию малоэффективной. Особенно остро эта проблема проявляется при лечении рака молочной железы, где устойчивость к химиотерапии существенно ограничивает прогноз и выбор дальнейших терапевтических подходов.
Новая работа, опубликованная в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, представляет собой прорывной шаг в попытке преодолеть эту проблему с помощью вычислительного моделирования. Исследовательская группа из области биомолекулярной инженерии предложила оригинальный подход, позволяющий «перепрограммировать» метаболические пути лекарственно-устойчивых клеток, возвращая их к состоянию чувствительности к терапии.
Ключевой инновацией стало создание клеточно-специфических моделей метаболической сети, интегрированных с протеомными данными, полученными из двух линий клеток рака груди MCF7, устойчивых к различным химиотерапевтическим агентам: доксорубицину и паклитакселу. Эти модели позволили провести масштабное моделирование так называемого "нокаута" — виртуального выключения всех известных метаболических генов. Целью было выяснить, какое подавление определённых генов может привести к повторной чувствительности опухолевых клеток к терапии.
Результаты оказались многообещающими. Было установлено, что подавление гена GOT1 восстанавливает чувствительность к доксорубицину, а ингибирование гена GPI — к паклитакселу. Особенно интересно, что ген SLC1A5 оказался универсальной мишенью: его выключение восстанавливало чувствительность к обоим препаратам. Эти предсказания были подтверждены в лабораторных экспериментах, в которых подавление соответствующих белков действительно вызывало повторную реакцию опухолевых клеток на лечение.
Примечательно, что эффект не ограничивался конкретными клеточными линиями. При аналогичных воздействиях на другие типы клеток рака груди, также демонстрирующих устойчивость к указанным препаратам, наблюдался сходный эффект повторной сенсибилизации. Это подчёркивает универсальность предлагаемого метода и его потенциальную применимость в более широком клиническом контексте.
В основе этого подхода лежит переосмысление роли клеточного метаболизма. Традиционно он рассматривался как пассивная функция — механизм обеспечения клетки энергией. Однако сегодня метаболизм рассматривается как активный регулятор клеточного поведения. Именно изменения метаболических путей позволяют клеткам адаптироваться, выживать в стрессовых условиях и избегать действия цитотоксических препаратов. Воздействие на эти пути — перспективный инструмент в борьбе с терапевтической устойчивостью.
Методика, предложенная исследователями, уникальна тем, что позволяет находить потенциальные мишени без необходимости проведения трудоёмких и дорогостоящих геномных скринингов. Используя минимальный набор экспериментальных данных, система на базе вычислительной модели способна предсказывать регуляторные узлы, через которые можно вернуть клетки к чувствительному состоянию. Это может радикально сократить сроки поиска новых терапевтических стратегий и снизить стоимость разработки персонализированных протоколов лечения.
Более того, такая стратегия применима не только в онкологии. Метаболические заболевания, включая диабет, жировую болезнь печени, воспалительные и инфекционные патологии, также сопровождаются нарушением регуляции обмена веществ. Применение метаболических моделей для поиска точек вмешательства может открыть новые направления терапии там, где традиционные подходы оказываются неэффективны.
Таким образом, метаболическое моделирование становится не просто вспомогательным инструментом, а самостоятельной стратегией в прецизионной медицине. Воздействуя не на саму опухоль, а на её фундаментальные энергетические и биосинтетические механизмы, можно создать условия, при которых прежние методы лечения снова становятся действенными. Это — шаг к будущему, где биоинформатика и клиника объединяются для борьбы с устойчивыми формами болезни.
А затем «Добавить на главный экран». 