12.07.2021
Исследователи определили специальный белок, который, по-видимому, помогает предотвратить попадание опухолевых клеток в кровоток и распространение на другие части тела.
«Мы обнаружили, что белок TRPM7 ощущает давление жидкости, текущей в кровотоке, и останавливает распространение клеток по сосудистой системе, — сказал Каустав Бера, кандидат наук в области химической и биомолекулярной инженерии из Университета Джона Хопкинса и ведущий автор исследования, проведенного с коллегами из Университета Альберты и Университета Помпеу Фабра. — Мы увидели, что метастатические опухолевые клетки заметно снизили уровень этого сенсорного белка, и именно поэтому они эффективно входят в кровоток, а не отворачиваются от потока жидкости».
Результаты, опубликованные в Science Advances , помогают пролить свет на малоизученную часть метастазов, называемую интравазацией, когда раковые клетки, отделившиеся от первичной опухоли, попадают в кровоток, чтобы перемещаться в другие части тела и образовывать колонии. Исследование также показывает, что искусственное увеличение экспрессии TRPM7 в опухолевых клетках может помочь остановить интравазацию — и, в конечном итоге, метастазирование.
Ранее было известно, что TRPM7 регулирует кальций в клетках, но, по словам исследователей, новое понимание его роли в миграции клеток по-настоящему впечатляет.
«Этот процесс похож на то, что происходит, когда вы касаетесь горячего чайника, чувствуете, что он горячий, и убираете руку», — сказал старший автор исследования Константинос Константопулос, профессор химической и биомолекулярной инженерии и член онкологического центра Джонса Хопкинса Киммела.
По его словам, белок ощущает поток жидкости в системе кровообращения и дает клетке команду изменить направление, тем самым препятствуя интравазации.
Обычно клетки человеческого тела — например, мышечные, жировые и эпителиальные — остаются в своих соответствующих областях. Исключением являются клетки крови, которые патрулируют организм, борясь с патогенами. А еще есть раковые клетки, в которых есть мутации, которые позволяют им перемещаться и распространяться.
Именно в этот момент распространения рак становится гораздо более опасным.
«У многих людей будет диагностирована первичная опухоль, но пока эта опухоль локализована, хирургическая процедура может спасти человека», — сказал Кристофер Янкаскас, ведущий автор и бывший сотрудник лаборатории Константопулоса, который теперь является ученым в Thermo Fisher.
В своем первоначальном эксперименте исследователи наблюдали здоровые клетки фибробластов, движущиеся через микроканалы, расположенные перпендикулярно в виде лестницы, с помощью которой можно было контролировать жидкость. Когда эти клетки сталкивались с каналами, по которым двигалась жидкость, они меняли свое направление в ответ на напряжение сдвига, создаваемое потоком. Однако, когда клетки встречались с каналами, по которым жидкость не двигалась, они попадали в них.
Затем исследователи использовали процесс, известный как РНК-интерференция, чтобы заблокировать экспрессию TRPM7 клетками. По их словам, то, что они наблюдали, было поразительным. Когда этот сенсорный белок был отключен, здоровые клетки больше не меняли направление в ответ на поток.
«Представьте, что вы берете чайник прихваткой для духовки, что снижает вашу чувствительность к теплу», — сказал Константопулос.
В последующих экспериментах исследователи обнаружили, что нормальные клетки имеют более высокий уровень TRPM7, чем клетки саркомы (тип раковых опухолевых клеток), и что искусственная экспрессия белка в опухолевых клетках увеличивает их чувствительность к потоку жидкости.
Когда нормальные клетки меняют направление миграции, они избегают воздействия напряжения сдвига, но это не относится к опухолевым клеткам, объяснил Константопулос.
«Опухолевые клетки менее чувствительны, поэтому они продолжают поступать в кровеносную систему. Цель состояла в том, чтобы увидеть, сможем ли мы взять эти раковые клетки и заставить их вести себя как нормальные клетки, — сказал Бера. — И нам удалось это сделать».
Отдельный анализ данных о пациентах показал, что пациенты с остеосаркомой, раком груди, желудка и печени, экспрессирующие высокие уровни TRPM7, с большей вероятностью проживут дольше, чем пациенты с более низким уровнем белка.
Требуются дополнительные исследования, но команда надеется, что результаты могут в конечном итоге привести к новым методам лечения рака с использованием активации CRISPR, захватывающего нового инструмента редактирования ДНК.
«Нам потребуются дальнейшие разработки, прежде чем мы сможем применить это в клинических условиях, но мы считаем, что впервые даем окончательную картину роли TRPM7 на решающем этапе метастазирования опухоли», — считает Константопулос.
Материал, фото: eurekalert.org
Нет комментариев