AR3-põhine optogeneetiline strateegia näitab suurt efektiivsust apoptoosi ja kasvajavastase toime esilekutsumisel

AR3-põhine optogeneetiline strateegia näitab suurt efektiivsust apoptoosi ja kasvajavastase toime esilekutsumisel

Vähirakkude üheks tunnuseks on nende võime valgu ekspressiooni muutuste kaudu pääseda apoptoosist, programmeeritud rakusurmast. Apoptoosi esilekutsumine vähirakkudes on muutunud uudsete vähiteraapiate peamiseks fookuseks, kuna need lähenemisviisid võivad olla tervetele kudedele vähem toksilised kui tavaline keemiaravi või kiiritus. Praegu testitakse paljude keemiliste ainete võimet vallandada apoptoosi ning teadlased uurivad üha enam valguse poolt aktiveeritavaid molekule, mida saab laseri abil kasvajakohtadesse suunata, säästmata ümbritsevat tervet kude.

Vähirakkudel on mitokondrid, mis annavad energiat kiireks kasvuks ja jagunemiseks. Siiski arvatakse, et liiga leeliseline keskkond häirib mitokondrite funktsiooni ja viib apoptoosini.

Mikroobne valk, mida nimetatakse arherodopsiin-3 (AR3), võib olla leeliselisusest põhjustatud apoptoosi võtmeks. Rohelise valgusega kokkupuutel pumpab AR3 rakust välja vesinikioone, suurendades leeliselisust, häirides raku funktsioone ja lõpuks käivitades apoptoosi. AR3 võimet indutseerida apoptoosi vähispetsiifilistes rakuliinides rõhutasid hiljutises artiklis professor Yuki Sudo, dr Keiichi Kojima, dr Shin Nakao ja tema meeskond Jaapani Okayama ülikooli meditsiini-, hambaravi- ja farmaatsiateaduste koolist. Nende tulemused avaldati Internetis aastalAmerican Chemical Society ajakiri4. novembril 2025.

"Meie eelmises uuringus lõime uudse optogeneetilise meetodi apoptootilise rakusurma esilekutsumiseks rakusisese pH leelistamise kaudu AR3-ga."ütles prof Sudo. Ta lisas:"Selles uuringus rakendasime oma AR3-põhist optogeneetilist strateegiat hiire vähi rakuliinidele ja näitasime selle kõrget efektiivsust apoptoosi ja kasvajavastase toime esilekutsumisel nii in vitro kui ka in vivo."

Autorid kasutasid esmakordselt geneetiliselt muundatud viirusi, et sisestada AR3 geenid hiire käärsoolevähi rakuliini (MC38) ja melanoomi rakuliini (B16F10). Ilma AR3 ekspressioonita rakud elasid rohelise valgusega kokku puutudes normaalselt. Seevastu AR3 ekspresseerivad rakud näitasid kõrget rakusurma määra - üle 40% MC38 ja üle 60% B16F10 puhul - ning selgeid märke mitokondriaalsest katkemisest kui apoptoosi põhjusest. Rohelise valguse puudumisel apoptoosi ei toimunud, kinnitades, et AR3 aktiivsus oli spetsiifiliselt valguse poolt esile kutsutud.

Nendest leidudest julgustatuna kasutas meeskond neid rakuliine tervetel hiirtel kasvaja moodustumise esilekutsumiseks. Kui need kasvajad puutusid kuus päeva hiljem kokku rohelise laservalgusega, näitasid AR3 ekspresseerivad kasvajad olulist rakusurma ja vähendasid rakkude proliferatsiooni kasvaja väliskihtides. Veelgi olulisem on see, et AR3 ekspresseerivad kasvajad olid 13 päeva pärast kasvaja implanteerimist 65–75% väiksemad kui mitte-AR3 kasvajad.

“Nimelt täheldati MC38 rakkudest pärinevate kasvajate puhul kasvaja mahu vähenemist 10. ja 13. päeva vahel pärast raku siirdamist. See hilinenud regressioon võib kajastada mitte ainult apoptoosi indutseerimise ja rakkude proliferatsiooni pärssimise otsest mõju, vaid ka kasvajavastaste immuunvastuste aktiveerimist.lisab prof Sudo.

Kuigi need tulemused on väga paljutõotavad, kasutati uuringus enne implanteerimist geneetiliselt muundatud vähirakke ja on vaja täiendavaid uuringuid, et teha kindlaks, kas olemasolevaid kasvajaid saab panna AR3 tõhusalt ekspresseerima. Autorid märgivad ka, et valguse läbitungimine jääb piiranguks, kuna roheline laservalgus võib indutseerida apoptoosi ainult umbes 1 mm sügavusele.

"Näitades valguse indutseeritud apoptoosi ja kasvaja kasvu olulist pärssimist kahes erinevas vähimudelis, MC38 ja B16F10, tõstame esile selle lähenemisviisi üldistatavuse ja tõhususe."ütles prof Sudo, rõhutades nende tulemuste tähtsust. Autorid viitavad sellele, et AR3-põhist optogeneetilist ravi võiks lõpuks kombineerida teiste vähiravidega, et suurendada tõhusust ja suunata laiemat hulka kasvajaid.

Allikad: