Антоцианы тёмной черешни затормозили метастазы рака груди у мышей

Исследователи увидели не просто замедление опухоли, а изменения в молекулярных программах, связанных с распространением рака и устойчивостью к терапии

Цвет тёмной черешни оказался для исследователей не просто характеристикой фрукта. Его создают антоцианы — растительные соединения, которые в эксперименте вмешивались сразу в несколько процессов, используемых опухолью для роста и распространения.

Особенно заметным оказался результат в лёгких. У мышей, получавших богатый антоцианами экстракт до имплантации опухолевых клеток, площадь метастатического поражения лёгких была существенно меньше, чем у животных без лечения и даже у получавших доксорубицин.

Однако самое интересное происходило не только с размером опухолей. Изменялась работа целой группы генов, связанных с метастазированием и устойчивостью раковых клеток к терапии.

Почему исследователи выбрали один из самых сложных вариантов рака груди

Работа посвящена тройному негативному раку молочной железы, или TNBC.

Название объясняет его биологию. Клетки такого рака не имеют трёх молекулярных признаков, часто используемых как терапевтические мишени: рецепторов эстрогена, рецепторов прогестерона и HER2.

Это означает, что некоторые виды гормональной и HER2-направленной терапии здесь неприменимы. TNBC при этом отличается выраженной биологической неоднородностью и склонностью к раннему распространению в другие органы.

Поэтому авторов интересовал не только вопрос «станет ли первичная опухоль меньше?».

Они поставили другой, клинически гораздо более значимый вопрос: изменится ли способность раковых клеток метастазировать?

Эксперимент был устроен так, чтобы увидеть именно распространение опухоли

Исследователи использовали самок мышей BALB/c и клетки 4T1 — широко применяемую экспериментальную модель агрессивного рака молочной железы с метастазированием.

Всего животных разделили на четыре группы, по 13 мышей первоначально в каждой.

Первая была контрольной.

Вторая получала экстракт тёмной черешни, богатый антоцианами. Причём его начали вводить за семь дней до имплантации опухолевых клеток. Это принципиальная деталь: здесь проверялся прежде всего профилактический экспериментальный сценарий, а не лечение уже существующего рака.

Третья группа после формирования опухоли получала химиотерапевтический препарат доксорубицин.

Четвёртая — комбинацию доксорубицина и антоцианов, однако в этой группе антоцианы начинали вводить уже после имплантации опухолевых клеток.

Так исследователи могли сравнивать разные биологические ситуации, хотя именно различия во времени начала введения антоцианов требуют осторожности при прямом сравнении групп.

Опухоль росла медленнее, но результат менялся со временем

В начале эксперимента существенных различий в скорости роста опухолей не было.

Затем картина изменилась.

На 13–17-й дни средний объём опухоли составлял около 1366 мм³ в контрольной группе и 980 мм³ в группе антоцианов — примерно на 28% меньше. В группе доксорубицина снижение относительно контроля составляло около 10%, а при комбинации доксорубицина с антоцианами — около 17%.

На 19–23-й дни различия между активными вмешательствами стали меньше: средний объём составлял примерно 1982 мм³ в контроле, 1649 мм³ при антоцианах, 1568 мм³ при доксорубицине и 1548 мм³ при комбинации.

Иными словами, исследование не показало, что экстракт «победил химиотерапию». Оно показало значительно более интересную вещь: профилактическое введение антоцианов влияло на развитие опухоли, а различные вмешательства имели разную динамику эффекта.

При этом конечная масса удалённых опухолей статистически между группами не различалась.

Самый сильный эффект обнаружился не в первичной опухоли

Вот здесь происходит ключевой поворот исследования.

У мышей из группы антоцианов было значительно меньше метастатического поражения лёгких не только по сравнению с контрольной группой, но и по сравнению с животными, получавшими только доксорубицин.

При оценке тяжести лёгочного метастазирования 63% животных группы антоцианов относились к самой низкой категории метастатической нагрузки. Самой высокой категории в этой группе вообще не наблюдалось.

Это важно потому, что опасность злокачественной опухоли определяется не только её способностью увеличиваться в месте возникновения.

Чтобы сформировать метастаз, раковой клетке приходится пройти сложную последовательность этапов: отделиться от первичной опухоли, приобрести способность к миграции, проникнуть в кровоток или лимфатическую систему, пережить путешествие по организму, выйти в другой ткани и сформировать там новую колонию.

Именно эти процессы исследователи попытались рассмотреть на молекулярном уровне.

Антоцианы меняли «программу поведения» опухолевых клеток

Учёные измерили экспрессию генов в опухолевой ткани.

Экспрессия — это, проще говоря, степень активности гена: насколько активно клетка использует содержащуюся в нём информацию.

В группе антоцианов снижалась активность нескольких генов, связанных с метастазированием, выживанием опухолевых клеток, переходом их в более подвижное состояние и устойчивостью к терапии.

Среди них были STAT3, Snail1, mTOR, SIRT1, TGFβ1 и IKKβ.

Особенно интересными оказались HIF, Cd44 и Rgcc32: антоцианы подавляли их экспрессию, тогда как доксорубицин сам по себе такого эффекта не демонстрировал.

Каждое из этих названий обозначает часть гораздо более сложной сети.

Например, HIF помогает клеткам приспосабливаться к недостатку кислорода — типичной проблеме быстро растущей опухоли.

CD44 участвует в клеточной адгезии, миграции, инвазии и поддержании свойств так называемых раковых стволовых клеток.

Rgcc32 ранее связывали с метастазированием тройного негативного рака молочной железы в лёгкие.

Одновременно изменялись компоненты сигнальных систем PI3K/Akt/mTOR, которые участвуют в росте, выживании и адаптации опухолевых клеток.

Вот что здесь действительно неожиданно

Антоцианы не выглядели как вещество, воздействующее на одну единственную молекулярную мишень.

Исследователи увидели изменение сразу нескольких связанных между собой программ.

Более того, некоторые корреляции между активностью генов, наблюдавшиеся в контрольных опухолях и при лечении доксорубицином, исчезали после воздействия антоцианов.

Авторы рассматривают это как возможный признак нарушения привычных для опухоли молекулярных взаимодействий.

Но здесь особенно важно не перепутать наблюдение с доказанным механизмом.

Исследователи измеряли главным образом уровни мРНК. Снижение экспрессии определённого гена ещё не означает автоматически пропорционального снижения соответствующего белка или доказанного подавления всей сигнальной системы.

Работа показывает направление биологических изменений, а не окончательную карту механизма действия.

С другими органами картина оказалась сложнее

Помимо лёгких исследователи изучали печень, сердце, почки и селезёнку.

В группе антоцианов частота обнаружения метастазов во многих из этих органов была ниже. Например, метастазы в печени обнаружили у 46% животных этой группы против примерно 60–69% в остальных группах.

Но для ряда показателей различия не достигали статистической значимости. Число метастатических узлов и площадь поражения заметно варьировали между отдельными животными.

Поэтому наиболее убедительным результатом исследования остаётся именно подавление лёгочного метастазирования.

Есть и результаты, которые не укладываются в слишком простую историю о «противораковом действии».

Например, экспрессия виментина — маркера, связанного с мезенхимальным состоянием клеток, — в некоторых группах с антоцианами была выше относительно доксорубицина. Авторы предлагают возможное объяснение этого наблюдения, однако сами данные подчёркивают, насколько сложной остаётся биология опухоли.

Почему из этого исследования нельзя сделать вывод «ешьте черешню против рака»

Это, пожалуй, главное ограничение при интерпретации работы.

Эксперимент проводился на мышах, а не на людях.

Животные получали не обычную порцию свежей черешни, а специально приготовленный концентрированный экстракт антоцианов. Доза составляла 150 мг эквивалента цианидин-3-O-рутинозида на килограмм массы тела через день.

Прямо переводить такую экспериментальную дозу в количество ягод для человека некорректно.

Кроме того, самый выраженный результат наблюдался в группе, которой антоцианы начали давать ещё до имплантации опухолевых клеток.

Это не соответствует ситуации пациента с уже диагностированным раком молочной железы.

Поэтому исследование не показывает, что черешня способна лечить TNBC, заменить химиотерапию или предотвратить рак у людей.

Оно отвечает на гораздо более узкий научный вопрос: способны ли содержащиеся в тёмной черешне антоцианы воздействовать на биологические процессы, участвующие в росте и метастазировании опухоли в экспериментальной модели?

Полученные данные позволяют ответить: да, такая биологическая активность наблюдалась.

Сочетание с химиотерапией оказалось особенно важным вопросом

Одной из целей работы было проверить антоцианы не только отдельно, но и вместе с доксорубицином.

Комбинация раньше начинала замедлять рост опухоли по сравнению с одним доксорубицином, а животные лучше сохраняли прибавку массы тела.

Кроме того, при сочетании с антоцианами изменялась экспрессия некоторых генов, на которые один доксорубицин заметно не воздействовал.

Но считать это доказательством готовой дополнительной терапии пока нельзя.

В некоторых органах комбинация давала неоднозначные результаты. Авторы, например, обращают внимание на возможное взаимодействие антоцианов с метаболизмом и транспортом доксорубицина. Теоретически изменение концентрации препарата способно повлиять не только на его эффективность, но и на токсичность.

Именно поэтому результаты исследования скорее предостерегают от самостоятельных экспериментов с концентрированными растительными добавками во время химиотерапии, чем дают основания их рекомендовать.

Следующий вопрос гораздо сложнее, чем кажется

Теперь необходимо понять, сохраняется ли наблюдавшийся эффект при других экспериментальных моделях, какие именно компоненты экстракта его обеспечивают и что происходит с ними после всасывания и метаболизма.

Нужно отдельно исследовать дозы, фармакокинетику, токсичность и взаимодействие с противоопухолевыми препаратами.

И только после достаточного объёма доклинических данных можно обсуждать исследования у людей.

Есть ещё одно важное ограничение самой работы: авторы не исследовали маркеры метастазирования в ранние моменты развития опухоли до того, как распространение раковых клеток уже произошло. Это затрудняет установление последовательности молекулярных событий.

Кроме того, исследование финансировалось Northwest Cherry Growers/Washington State Fruit Commission. Авторы заявили об отсутствии конфликта интересов. Источник финансирования сам по себе не обесценивает результаты, но является информацией, которую следует учитывать при оценке исследования и необходимости независимого воспроизведения результатов.