В клетках, в том числе и раковых, присутствуют маленькие регуляторные молекулы микро-РНК (миРНК). У каждого типа клеток свой набор миРНК. Эти молекулы выходят и во внеклеточную среду, где существуют в комплексах с белками, липопротеинами или мембранными пузырьками — экзосомами. Раковые клетки чаще всего выделяют миРНК в экзосомах, которые присутствуют в различных физиологических жидкостях, в том числе в моче.
Повышенный уровень миРНК, специфичных для раковых клеток, свидетельствует о развитии болезни. Однако для анализа миРНК необходимо разработать быстрый и недорогой метод выделения экзосом, чем и занялись российские учёные.
Сейчас экзосомы выделяют, дважды центрифугируя мочу. В первый раз это делают с небольшим ускорением, при этом оседают крупные объекты: клетки, клеточные обломки и молекулярные комплексы. Чтобы выделить из жидкости крошечные экзосомы размером 30 — 200 нм, её центрифугируют повторно с очень большим ускорением. Такие центрифуги стоят дорого, а сам процесс выделения долгий и трудоемкий, что исключает возможность внедрения метода в широкую практику. Проще и дешевле осадить экзосомы при небольшом ускорении, для чего их предварительно склеивают в агрегаты.
Исследователи экспериментально доказали, что склеивание экзосом можно вызвать, добавляя в пробы лектины в концентрации 2 мг/мл.
Лектины — белки растительного или животного происхождения, взаимодействуют с углеводами на поверхности экзосом. В результате образуются крупные агломерации из десятков частиц, которые затем легко осаждаются. Ученые использовали лектины, которые специфически связываются с углеводами, присутствующими на поверхности экзосом в моче.
Метод проверили сначала на культурах клеток рака простаты и рака шейки матки, а затем на пробах мочи, взятых у 35 пациентов и 35 здоровых доноров. Во всех случаях исследователям удалось выделить экзосомы и проанализировать содержащиеся в них миРНК. В пробах, взятых у больных, обнаружили высокий уровень специфических для рака простаты миРНК miR-574-3p, miR-141-5p и miR-21-5p, у здоровых доноров этих молекул очень мало.
В настоящее время наличие рака простаты на ранней стадии определяют по уровню специфических антигенов в сыворотке крови, однако этот метод не очень надежен: низкая концентрация антигенов не гарантирует отсутствия заболевания, а их повышенный уровень может быть следствием не опухоли, а воспаления или гиперплазии железы. Диагностика заболевания по белковому составу экзосом и уровню специфических «раковых» миРНК обещает быть более надежной.
Метод склеивания экзосом лектинами, помимо простоты и дешевизны, имеет еще одно важное преимущество — специфичность. Дело в том, что современные методы не позволяют проанализировать все молекулы миРНК в пробе. Содержание некоторых миРНК нередко составляет одну молекулу на сто и более частиц. Зачастую количества выделенного материала просто не хватает для анализа. Проблему можно решить, если выделять преимущественно экзосомы раковых клеток. Тогда в распоряжении исследователей будет материал, обогащенный интересующими их молекулами. Разные клетки несут на поверхности разные углеводы, и у выделяемых ими экзосом также свой специфический набор. Возможно, дальнейшие исследования позволят выявить углеводы, характерные для экзосом раковых клеток, и определить лектины, которые специфически связываются именно с этими молекулами.
