Ученые обнаружили, что распространенный комарами вирус Зика, известный своими связями с повреждением головного мозга у детей, рожденных от инфицированных матерей, способен поражать и поражать рак мозга.
Новое исследование показало, что вирус Зика проникает в клетки мозга с помощью специального молекулярного ключа, и ученые считают, что вирус можно настроить так, чтобы он заражал только клетки рака мозга, оставляя здоровые клетки без повреждений.
Агрессивная глиобластома рака мозга часто не поддается стандартному лечению рака, потому что болезнь превращает нормальные клетки мозга в стволовые клетки. В то время как типичные нейроны перестают делиться после стольких повторений, стволовые клетки могут размножаться бесконечно и вырастить целую новую опухоль из всего лишь нескольких клеток. Пациенты обычно выживают менее чем через 20 месяцев после постановки диагноза глиобластомы; даже если рак может быть превращен в ремиссию, опухоли обычно отрастают и уносят жизнь пациента в течение 12 месяцев.
Но там, где стандартное лечение терпит неудачу, вирус Зика может предложить новую стратегию по уничтожению смертельной болезни, согласно паре исследований, опубликованных 16 января в журналах Cell Reports и Cell Stem Cell.
«Хотя нам, вероятно, потребуется модифицировать обычный вирус Зика, чтобы сделать его более безопасным для лечения опухолей головного мозга, мы также можем воспользоваться механизмами, которые вирус использует для разрушения клеток, чтобы улучшить методы лечения глиобластомы», - говорит старший автор. Джереми Рич, директор нейроонкологии и Института опухолей головного мозга в UC San Diego Health, заявил в своем заявлении. (Рич и его коллеги создали бумагу Cell Stem Cell.)
Когда вирус Зика инфицирует развивающиеся зародыши, он тормозит развитие мозга, воздействуя на нервные стволовые клетки и задерживая их размножение. Рич и его соавторы интересовались, можно ли использовать стратегию вируса для сокращения опухолей головного мозга. В исследовании 2017 года, опубликованном в «Журнале экспериментальной медицины», команда проверила свою теорию и обнаружила, что вирус Зика действительно предпочитает инфицировать стволовые клетки глиобластомы по сравнению с нормальными клетками мозга - по крайней мере, в чашках Петри и мышиной модели заболевания. Причина этого предпочтения оставалась загадкой до сих пор.
Чтобы узнать, как Зика проникает в мембраны раковых клеток, команда проверила поверхность вируса на наличие интегринов - рецепторов, которые вирусы часто используют, чтобы захватить клетки своих жертв и проскользнуть внутрь. Выявив различные интегрины на вирусной поверхности, исследователи затем блокировали каждый белок. Затем они выпустили модифицированный вирус в лабораторную посуду, содержащую смесь нормальных стволовых клеток мозга и раковых. Если определенный интегрин помог Зике взломать клетки мозга, блокирование рецептора должно остановить инфекционный вирус на его пути.
Методом проб и ошибок команда узнала, что интегрин, называемый αvβ5, служит ключом, который пропускает Зику в клетки мозга.
«Когда мы блокировали другие интегрины, не было никакой разницы», - сказал Рич. «Но с αvβ5 блокирование его антителом почти полностью блокировало способность вируса инфицировать стволовые клетки рака мозга и нормальные стволовые клетки мозга».
Согласно исследованию, αvβ5 состоит из двух половинок: αv и β5. Первая половина встречается в большом количестве на стволовых клетках головного мозга, что может помочь объяснить, как вирус поражает как здоровые, так и раковые стволовые клетки головного мозга. Последняя половина, однако, в основном появляется на раковых клетках и делает опухоли более агрессивными в отношении того, насколько быстро они могут распространяться.
По этой причине глиобластомы могут быть более уязвимы к инфекции Зика, чем нормальные стволовые клетки мозга. Команда подтвердила эту идею, введя Зику в органоиды человеческого мозга - крошечные модели человеческого мозга, выращенные в лабораторной посуде. В мини-мозге вирус надежно инфицирует раковые клетки чаще, чем здоровые. Но без интактного рецептора αvβ5 вирус вообще не мог бы заразить клетки.
Второе исследование, опубликованное в Cell Reports, также подтвердило, что αvβ5 наделяет Zika своей способностью уничтожать рак.
Используя метод редактирования генов CRISPR, исследователи избирательно удаляли определенные гены из стволовых клеток глиобластомы и подвергали каждую мутантную опухоль вирусу Зика. Когда они удалили ген, который содержал инструкции по созданию αvβ5, Зика больше не мог захватить раковые клетки. Открытие «имело совершенный смысл», потому что αvβ5 появляется в таких больших количествах на нервных стволовых клетках, основной мишени вируса, старший автор Тарик Рана, профессор и руководитель отдела генетики в отделе педиатрии в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего и онкологический центр Мурса, говорится в заявлении.
Зная, что αvβ5 может быть слабым местом в агрессивных глиобластомах, исследователи теперь стремятся генетически модифицировать вирус Zika для борьбы с раком, сохраняя при этом здоровые клетки.
Другие смертельные вирусы также могут служить оружием против рака мозга. В исследовании, опубликованном в 2018 году в The New England Journal of Medicine, исследователи лечили пациентов с глиобластомой генетически модифицированным полиовирусом и обнаружили, что более 20% остались живы три года спустя, по сравнению с 4 процентами пациентов, получавших стандартное лечение, Live Наука сообщила в то время. Поскольку область виротерапии продолжает расти, некогда смертельные заболевания могут оказаться мощным оружием в борьбе с раком.
