Спящие раковые клетки могут «пробудиться» из-за изменения ключевого белка
Раковые клетки могут внезапно «пробудиться» и распространиться по телу после многих лет бездействия. Долгое время ученые не могли понять, почему это происходит. Но теперь, после проведенного исследования, они стали ближе к пониманию причин этого явления. В новой работе специалисты обнаружили, что у мышей спящие раковые клетки были окружены большим количеством определенного типа коллагена — основного белка, составляющего соединительную ткань, из которой могут развиться раковые клетки.
Команда исследовала этот коллаген (он известен как коллаген III типа) в образцах, взятых у пациентов с раком головы и шеи. Пациенты, у которых рак распространился на лимфатические узлы, как правило, имели первичные опухоли с меньшим количеством коллагена типа III, чем пациенты без рака в лимфатических узлах. Это позволяет предположить, что рак с меньшим количеством коллагена типа III может легче распространяться на другие части тела.
На моделях мышей ученые обнаружили, что количество коллагена III типа, окружающего спящие раковые клетки, со временем уменьшается, и раковые клетки снова становятся активными. Коллаген во время этого процесса меняет свою структуру, становясь менее волнистым и более линейным. Исследователи также определили особый процесс, называемый сигнальным путем, посредством которого коллаген из опухоли изменяет химический состав организма и удерживает близлежащие раковые клетки в состоянии покоя. Было обнаружено, что нарушение этого процесса заставляет раковые клетки «реактивироваться».
Эти отчетливые изменения в коллагене типа III могут быть полезным маркером для определения вероятности распространения рака или метастазирования, считает старший автор исследования Хосе Хавьер Браво-Кордеро — доцент медицины, гематологии и медицинской онкологии в Институте рака Тиша в системе Mount Sinai (Нью-Йорк). Исследователи также обнаружили, что у мышей замена опухолей каркасами из этого коллагена может предотвратить рост метастатических опухолей, которые, если бы они были эффективны у людей, могли бы служить в качестве будущего лечения рака.
В новом исследовании команда использовала мышиные модели рака головы и шеи и рака груди для изучения как активных, так и спящих раковых клеток. При введении мышам активные клетки образовывали опухоли, и рак распространился, в то время как спящие раковые клетки образовывали небольшие скопления, которые оставались в изолированных областях и не росли и не распространялись. Среди других инструментов исследователи использовали специальную форму микроскопии для наблюдения за раковыми клетками внутри живых мышей в режиме реального времени. Браво-Кордеро сравнил этот метод с использованием камеры видеонаблюдения в магазине. По его словам, просмотр неподвижных изображений, снятых камерой видеонаблюдения по отдельности или вне очереди, не обязательно поймает вора, но видеозапись расскажет более полную историю.
«Это то, что мы пытаемся сделать с раковыми клетками, — рассказал Браво-Кордеро. — Мы хотим снимать их в реальном времени, чтобы мы могли понять их процесс и их поведение».
Таким образом команда обнаружила различия в коллагене между типами опухолей.
«Если у вас опухоль, которая имеет тенденцию терять экспрессию коллагена, со временем распространяющиеся клетки могут быть более эффективными в восстановлении роста и формировании метастазов, чем те, которые сверхэкспрессируют коллаген», — сказал Браво-Кордеро.
Чтобы проверить, может ли коллаген III типа предотвращать метастазы рака и уменьшать рост рака у мышей, исследователи вводили мышам коллаген III типа несколькими способами, в том числе путем одновременного введения раковых клеток и коллагена. Образовавшиеся опухоли росли медленнее, чем опухоли у мышей, которым вводили только раковые клетки. В другом эксперименте исследователи также поместили крошечный биоинженерный каркас, наполненный коллагеном типа III, в область, где они удалили опухоль у мышей. Только 20% мышей с каркасами имели рецидив рака в этой области по сравнению с 80% в контрольной группе.
Конечно, нет никакой гарантии, что то же самое будет справедливо и для людей. Также нет гарантии, что коллаген III типа будет играть одинаковую роль в отношении нескольких типов рака или даже для разных типов спящих раковых клеток.
Точно так же, как «человеческие раковые образования очень различаются от одного пациента к другому, почти наверняка будет большая неоднородность в механизмах покоя», — сказал доктор Льюис Чодош из медицинского факультета Пенсильванского университета, который не принимал участия в исследовании. Другими словами, у раковых клеток, вероятно, есть несколько способов оставаться в спящем состоянии, и это может быть только один из них.
Ходош сказал, что главной сильной стороной исследования является множество методов, которые исследователи использовали для сбора данных, включая данные, полученные от мышей и людей. Но проблема этого типа исследований рака состоит в том, чтобы «понять, какие из вещей, обнаруженных в экспериментальных системах, применимы к людям и в каком клиническом контексте», — сказал он.
Будущие исследования помогут ответить на эти, а также на другие вопросы — например, как долго такое лечение коллагеном может удерживать раковые клетки в спящем состоянии. Тем не менее, новое исследование приближает нас к пониманию одного из самых загадочных и смертоносных аспектов роста рака.
«Это малоизученная область биологии рака, которая имеет решающее значение для больных раком», — сказал Ходош.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Cancer.
15.12.2021
Елена Краснова
