Синхронизация клеточного цикла с циркадными ритмами: ключ к онкологии и химиотерапии

Исследователи из Университета Уорика совместно с коллегами из Ниццы и Роттердама продемонстрировали, как цикл деления клеток млекопитающих синхронизируется с собственным суточным ритмом организма — циркадными часами.

Основное открытие

Учёные использовали мультиспектральную визуализацию отдельных живых клеток, вычислительные методы и математическое моделирование. Они наблюдали, что два внутриклеточных «часовых» механизма — генетические часы, регулирующие клеточный цикл, и отдельные циркадные часы — действительно синхронизированы друг с другом, подобно маятниковым часам Христиана Гюйгенса.

Неожиданное наблюдение

Было обнаружено, что стандартный протокол, используемый исследователями для сброса циркадных часов в клетках, нарушает синхронизацию 1:1. Вместо неё устанавливается новый паттерн: 3 клеточных деления за каждые 2 циркадных периода. Эта способность системы демонстрировать множественные паттерны колебательного поведения — удивительное открытие, ранее не наблюдавшееся в клеточных системах.

Значение для онкологии

Нарушение синхронизации объясняет, почему люди с постоянно сбитыми циркадными ритмами (например, работающие в ночные смены) более подвержены раку. Как отметил профессор Дэвид Рэнд:

«Надёжная синхронизация между циркадными часами млекопитающих и клеточным циклом имеет первостепенное значение для рака, потому что в раковых клетках часы часто нарушены или отключены, что позволяет ускорить деление клеток».

Применение в химиотерапии

Это открытие помогает определить оптимальное время суток для введения химиотерапии. Большинство препаратов атакуют клетки в определённой фазе цикла деления:

• В здоровых клетках, где часы и цикл синхронизированы, эта фаза наступает в конкретное время дня.
• В раковых клетках без синхронизации деление происходит круглосуточно.

Таким образом, терапию можно запланировать так, чтобы избежать поражения уязвимых здоровых клеток, при этом воздействуя на максимальное количество раковых клеток.

Исследование опубликовано в журнале PNAS.