Исследователи из Женевского университета (UNIGE) и Марбургского университета представили инновационный подход к целевой терапии рака, используя D-цистеин — «зеркальную» форму аминокислоты цистеина. Ключевой проблемой современной онкологии является неселективность большинства препаратов, которые повреждают не только злокачественные, но и здоровые клетки, вызывая серьезные побочные эффекты. Целью данного исследования был поиск способа избирательного воздействия исключительно на раковые клетки.
Ученые сосредоточились на свойствах аминокислот, которые являются строительными блоками для белков. Большинство аминокислот в живых организмах существуют в L-форме. Однако их «зеркальные» двойники, D-формы, имеющие идентичный химический состав, но иную пространственную конфигурацию, используются крайне редко. Исследовательская группа под руководством профессора Жан-Клода Мартину обнаружила, что D-цистеин обладает способностью значимо замедлять размножение определенных типов раковых клеток в лабораторных условиях, при этом не оказывая никакого негативного влияния на здоровые клетки.
Объяснение этой избирательности оказалось фундаментальным открытием. Оно заключается в наличии специфического транспортера на клеточной мембране, который присутствует только на поверхности некоторых раковых клеток и действует как «входные ворота» для D-цистеина. Здоровые клетки лишены этого транспортера, поэтому D-цистеин в них не проникает. Этот механизм был экспериментально подтвержден: когда ученые искусственно экспрессировали этот транспортер на поверхности здоровых клеток, они также становились уязвимыми к действию D-цистеина и прекращали деление.
Следующим этапом исследования, проведенным в сотрудничестве с группой профессора Роланда Лилла из Марбургского университета, было выяснение молекулярного механизма токсического действия D-цистеина внутри раковых клеток. Выяснилось, что D-цистеин блокирует ключевой митохондриальный фермент NFS1. Этот фермент играет центральную роль в синтезе железо-серных кластеров — крошечных структур, абсолютно необходимых для множества жизненно важных клеточных процессов. Ингибирование NFS1 запускает каскад разрушительных событий: нарушается клеточное дыхание, повреждается ДНК и полностью останавливается клеточный цикл, что в конечном счете приводит к гибели раковой клетки.
Терапевтический потенциал этого подхода был проверен на животных моделях. Мышам с агрессивной и трудно поддающейся лечению формой рака молочной железы вводили D-цистеин. Результаты оказались обнадеживающими: ученые наблюдали значительное замедление роста опухолей без возникновения серьезных побочных эффектов у животных. Это подтвердило, что избирательность, выявленная в лабораторных условиях, работает и in vivo.
Таким образом, исследование открывает путь к разработке простой, целенаправленной и инновационной терапии. D-цистеин может стать селективным средством для лечения тех видов рака, на клетках которых экспрессирован специфический транспортер. Кроме того, существует потенциал для применения этой стратегии в предотвращении метастазирования.
Однако, как подчеркивают авторы работы, прежде чем метод будет апробирован на людях, необходимо провести дополнительные исследования для определения эффективных и безопасных доз D-цистеина для человека, что является следующим критически важным шагом на пути к возможной клинической реализации.
Оригинальное исследование было опубликовано в журнале Nature Metabolism.
