Роль генов ELOVL5 и IGFBP6 в модуляции чувствительности раковых клеток молочной железы к ферроптозу

Исследователи факультета биологии и биотехнологии ВШЭ провели совместное исследование с коллегами из МНИОИ им. П.А Герцена, центра «Цифровой биодизайн и персонализированное здравоохранение» (Сеченовский университет) и ИБХ РАН, посвященное изучению взаимосвязи низкой экспрессией генов IGFBP6, ELOVL5 и липидного обмена в раковых клетках молочной железы. Результаты исследования будут опубликованы в журнале Frontiers in Molecular Biosciences.

Рецидив рака молочной железы является одним из ключевых препятствий для успешного лечения онкологии. Ранее ученые ВШЭ показали, что низкая экспрессия генов ELOVL5 и IGFBP6 в злокачественных опухолевых тканях молочной железы взаимосвязана с плохим прогнозом. Более того, ген ELOVL5 принимает непосредственное участие в элонгации полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), которые, как считается, играют важную роль в метаболизме раковых клеток. В связи с этим в новом исследовании биологи сфокусировали свою работу на изучении изменений в липидном обмене в клетках рака молочной железы при сниженной экспрессии либо гена ELOVL5, либо IGFBP6.
Для этого в исследовании использовались клетки MDA-MB-231 со стабильным нокдауном генов ELOVL5 или IGFBP6. Оценка экспрессии генов проводилась с использованием транскриптомного и протеомного анализа, а также с помощью ПЦР в реальном времени. Содержание отдельных жирных кислот в клетках измеряли с помощью ВЭЖХ-МС. Для анализа кинетики поглощения ПНЖК использовалась ВЭЖХ. Жизнеспособность клеток измеряли посредством MTS теста. Проточная цитометрия использовалась для измерения активации апоптоза, флуоресцентная микроскопия – для оценки накопления ROS и образования липидных капель. Активность глутатионпероксидазы измеряли с помощью колориметрического анализа. 
В результате данного исследования ученые обнаружили, что нокдаун гена IGFBP6 привел к значительным изменениям в профиле жирных кислот в клетках и в экспрессии многих генов, связанных с липидным метаболизмом. Поскольку известно, что некоторые ПНЖК подавляют пролиферацию и вызывают гибель раковых клеток, исследователи также проверили реакцию клеток на отдельные ПНЖК и на комбинации докозагексаеновой кислоты (ДГК, n3 ПНЖК) со стандартными химиотерапевтическими препаратами.          Полученные данные свидетельствуют о том, что внешние ПНЖК вызывают гибель клеток путем активации ферроптоза – железозависимого механизма гибели клеток при чрезмерном перекисном окислении липидов. Более того, было выявлено, что оба нокдауна (ELOVL5 и IGFBP6) повышали чувствительность клеток к ферроптозу, вероятно, из-за значительного снижения активности антиоксидантного фермента GPX4. Также добавление ДГК к широко используемым химиотерапевтическим препаратам значительно усиливало их действие, особенно в отношении клеток с низкой экспрессией гена IGFBP6.
Таким образом, результаты данного исследования показали, что при онкологии молочной железы включение ПНЖК в схему лечения пациентов с низкой экспрессией генов IGFBP6 и ELOVL5 может быть потенциально полезным и заслуживает проверки в клинических условиях.