Исследователи говорят, что время лучевой терапии рака может минимизировать выпадение волос

Исследователи говорят, что время лучевой терапии рака может минимизировать выпадение волос

Открытие циркадных часов в волосах мышей показывает период времени, когда повреждения от лучевой терапии можно быстро восстановить, сохранив волосы неповрежденными

ЛА-ХОЛЬЯ, Калифорния — Обнаружив, что волосы мыши имеют циркадные часы — 24-часовой цикл роста с последующим восстановительным восстановлением — исследователи подозревают, что выпадение волос у людей в результате лучевой и химиотерапии токсического рака можно было бы свести к минимуму, если бы эти методы лечения применялись в более поздние сроки. день.

Исследование, опубликованное в раннем онлайн-издании Труды Национальной академии наук (PNAS) обнаружили, что мыши теряли 85 процентов своих волос, если они получали лучевую терапию утром, по сравнению с 17 процентами потери, когда лечение проводилось вечером.

Исследователи из Института биологических исследований Солка, Университета Южной Калифорнии (USC) и Калифорнийского университета в Ирвине (UCI) определили точное время циркадных часов волос, а также раскрыли биологию, стоящую за часовым механизмом. молекулы, которые говорят волосам, когда расти и когда восстанавливать повреждения. Затем они проверили часы с помощью лучевой терапии.

«Эти результаты особенно интересны, потому что они представляют собой значительный шаг на пути к разработке новых протоколов лучевой терапии, которые включают минимизацию негативных побочных эффектов на нормальные ткани, такие как волосы или костный мозг, при сохранении желаемого воздействия на раковые клетки», — говорит Максим Пликус, ассистент. профессор биологии развития и клеточной биологии UCI и первый автор исследования. «Теперь мы применим наши результаты для разработки новых подходов к терапии рака, основанных на циркадных ритмах».

Исследователи из Солка Сатчин Панда и Амандин Чейкс.

Изображения: предоставлены Институтом биологических исследований Солка.

Ученые не могут сказать, что их результаты будут напрямую применимы к терапии рака у людей, потому что они еще не изучали эту возможность. Но они говорят, что становится все более очевидным, что органы и ткани тела имеют свои собственные циркадные часы, которые, если их понять, можно использовать для определения времени медикаментозной терапии с максимальной пользой.

«Повсюду в теле есть часы — часы, у которых есть свой уникальный ритм, который, как мы обнаружили, имеет мало общего с центральными часами в нашем мозгу», — говорит один из ведущих исследователей. Сатчидананда Панда, адъюнкт-профессор Солка Лаборатория нормативной биологии и эксперт по циркадным ритмам.

«Это говорит о том, что доставка лекарства в орган, в то время как он в значительной степени неактивен, не является хорошей идеей. Вы можете нанести больше вреда органу, чем когда он бодрствует, ремонтируя и восстанавливая себя», — говорит Панда. «Если вы знаете, когда орган восстанавливается, вы сможете ввести более мощные дозы лекарства или терапии. Это может обеспечить лучший результат при минимизации побочных эффектов».

Панда использует генетический, геномный и биохимический подходы для идентификации генов, находящихся под циркадной регуляцией в различных органах, и для понимания механизма такой регуляции. Пликус из UCI и Ченг-Минг Чуонг, профессор патологии Медицинской школы им. Кека Университета Южной Калифорнии и соруководитель исследования, являются экспертами в области регенерации волос.

Эти исследователи и их коллеги объединились, чтобы найти, а затем разобрать циркадные часы мышиных волос. По словам Чуонга, это было долгое и трудное исследование.

«Волосы — очень сложный орган, в котором разные типы клеток проходят разные стадии жизненного цикла в очень маленьком пространстве», — говорит Чуонг. «Мы обнаружили, что волосы у мышей быстро растут утром и замедляются ночью, что приводит к включению очень мощных часов».

Каждый раз, когда волосковые клетки делятся, они обнаруживают повреждения ДНК, которые необходимо восстановить. Ученые обнаружили, что волосковые клетки мышей восстанавливают повреждения в основном вечером. По словам Панды, этот процесс сродни использованию кухонной посудомоечной машины. «Большинство из нас запускает посудомоечную машину после того, как у нас накопилось много грязной посуды — мы не запускаем ее каждый раз, когда посуда становится грязной. То же верно и для клеток. Они убираются — восстанавливают свою ДНК — в одно и то же время каждый день», — говорит Панда.

Лучевая терапия повреждает ДНК в быстро делящихся клетках, поэтому ее используют против растущих раковых клеток. Это означает, что повреждение ДНК волосковых клеток в результате лучевой терапии, проводимой утром, не восстанавливается до вечера, что приводит к выпадению волос. Однако вред от лучевой терапии в ночное время сводится к минимуму, потому что волосковые клетки, уже находящиеся в процессе восстановления ДНК, могут быстро восстанавливаться.

«Хотя мы еще не знаем, следуют ли человеческие волосы тем же часам, которые мы обнаружили в волосах мышей, это правда, что волосы на лице у мужчин растут в течение дня, что приводит к пресловутой 5-часовой тени. Нет тени в 5 утра, если бреешься ночью», — говорит Панда.

Исследователи обнаружили, что раковые клетки не имеют циркадных часов, потому что они постоянно делятся.
«Это означает, что терапия рака не должна быть рассчитана по времени, чтобы быть более эффективной», — добавляет Панда. «Время связано с минимизацией побочного ущерба от нормальных клеток, затронутых этим лечением».

Ученые точно знают, что другие органы, такие как печень, используют циркадные часы, и они подозревают, что все ткани человека регулируются сходным образом, хотя часы могут отсчитывать время по-разному.

«Эта какофония внутренних часов имеет много клинических последствий, помимо времени медикаментозной терапии», — говорит Панда. «Например, некоторые исследователи подозревают, что ожирение и диабет возникают, когда орган или органы — возможно, печень, желудок или поджелудочная железа — должны спать, но просыпаются от пищи, которую нужно переработать.

«Эти локальные часы делают гораздо больше, чем центральные часы в мозгу, которые в первую очередь регулируют сон», — говорит он. «Эта область исследований является захватывающей и может когда-нибудь внести свой вклад в здоровье человека».

Другими авторами являются Кристофер Воллмерс и Амандин Чейкс из Солка, Деймон де ла Круз из Университета Южной Калифорнии и Рауль Рамос из UCI.

Исследование было поддержано грантами Национальные институты здоровья (АР 42177, АР47364, ДК091618, Р30 СА014195), Благотворительный фонд Леоны М. и Гарри Б. Хелмсли, Фонд Даны, Фонд медицинских исследований Гленна и Фонд Эдварда Маллинкродта-младшего. Авторы заявляют никакого конфликта интересов.

О Солковском институте биологических исследований:
Институт биологических исследований Солка является одним из выдающихся в мире институтов фундаментальных исследований, где всемирно известные преподаватели исследуют фундаментальные вопросы науки о жизни в уникальной, совместной и творческой среде. Сосредоточенные как на открытиях, так и на наставничестве будущих поколений исследователей, ученые Солка вносят новаторский вклад в наше понимание рака, старения, болезни Альцгеймера, диабета и инфекционных заболеваний, изучая неврологию, генетику, клеточную и растительную биологию и смежные дисциплины.

Достижения факультета были отмечены многочисленными наградами, в том числе Нобелевскими премиями и членством в Национальной академии наук. Основанный в 1960 году пионером вакцины против полиомиелита Джонасом Солком, доктором медицины, Институт является независимой некоммерческой организацией и памятником архитектуры.