Подобно тому, как люди с возрастом противятся изменению своего образа жизни и поведения, так и клетки организма «не готовы» изменить свою личность. Нейроны в мозгу, к примеру, не могут стать клетками сердца, а раны на коже не могут быть восстановлены при помощи клеток почек.

Но раковые клетки похожи на вечных подростков. Они постоянно примеряют на себя новые роли, и это мешает их контролировать.

Новое исследование, опубликованное в журнале «Nature Medicine», показало, что изменение формы, связанное с развитием, является ключом к способности рака распространяться (метастазировать) и взаимодействовать с иммунной защитой организма.

«Давно известно, что по мере роста раковые клетки становятся более эволюционно примитивными, или похожими на стволовые клетки, - сообщила Эшли Лауни, первый автор исследования. – Мы смогли определить конкретные типы клеток, которые образуют первичные опухоли, и сравнить их с теми, которые создают отдаленные метастазы».

Сфокусировавшись на раке легких, ученые обнаружили, что типы клеток в первичных опухолях и метастазах вписываются в спектр клеток, которые восстанавливают поврежденную ткань. Типы клеток при распространении рака еще более примитивны, чем клетки первичной опухоли.

Для получения информации о том, как проводят лечение рака легких в Израиле лучшие специалисты страны, оставьте заявку и мы свяжемся с Вами в ближайшее время.

«Результаты исследования фокусируют наше внимание на ключевой роли типов регенеративных клеток в воссоздании опухолей в новых местах, - отметил соавтор исследования, Жоан Масаге. – Мы все лучше понимаем, что раковые клетки выбирают нормальные пути развития и заживления ран для достижения своих собственных целей».

Эта стратегия онкологических опухолей открывает новые возможности для лечения рака.

Спектр примитивных состояний

В январе 2020 года лаборатория Масаге показала, что маркеры заживления ран можно использовать для отслеживания раковых клеток, когда они отделяются от первичной опухоли и распространяются в другое место. Исследователи также обнаружили, что изолированные опухолевые клетки могут оставаться незамеченными в организме, приобретая определенные свойства стволовых клеток.

В новом исследовании команда ученых использовала образцы тканей человека и мышиные модели, чтобы охарактеризовать особенности и поведение опухолевых клеток на каждом этапе их «путешествия» - от первичной опухоли и разрушения отдельных опухолевых клеток до полномасштабных метастазов.

Ученые идентифицировали несколько типов клеток, связанных с развитием и метастазированием рака, при помощи нескольких методов. Первый метод называется РНК-секвенированием одиночных клеток (scRNA-seq). Он позволяет измерить, какие гены находятся во «включенном» состоянии среди тысяч отдельных клеток в одно и то же время. Ученые выполнили scRNA-seq на более чем 40 000 отдельных клеток, полученных из 17 образцов ткани людей с раком легкого. Затем они использовали передовые вычислительные методы, чтобы интерпретировать полученные данные.

Результатом работы ученых стала карта полного спектра клеточных типов, присутствующих в нормальной ткани, первичных опухолях легкого и раковых метастазах легкого. Этот анализ показал, что паттерн клеточных типов в первичных опухолях распознается и отличается от типов клеток в метастатических опухолях.

В первичных опухолях легких они обнаружили клеточные типы, участвующие в восстановлении легких после травм, например, травм после вдыхания сажи или табака. Однако эти опухолевые клетки отображали маркеры нескольких «личностей» одновременно.

В метастатических опухолях большинство клеток «путешествовали» еще дальше в своей трансформации и напоминали стволовые клетки, которые формируют легкие во время эмбрионального развития. Ученые предположили, что такая низкая степень дифференцировки помогает метастатическим клеткам возобновить рост в новом месте.

«Мы наблюдали то, как метастатическая клетка кооптирует самые ранние эмбриональные программы и имитирует формирование органов. Таким образом, метастазирование можно рассматривать как дисфункциональный орган, который растет не в том месте» - отметили исследователи.

Они объяснили, что способность раковых клеток получать доступ к программам, которые заблокированы у взрослых клеток, является пластичностью.

«Мы начинаем понимать, что пластичность является ключевым признаком рака» - заявили исследователи.

Воздействие на иммунную систему

Два ключевых сигнала развития участвуют в создании всех типов клеток, из которых состоит легкое: белки SOX2 и SOX9. При помощи анализа scRNA-seq исследователи обнаружили, что опухолевые клетки, пытающиеся возобновить рост в отдаленном месте, «включают» SOX2. Это программирует клетки вести себя как эмбриональные стволовые клетки. Опухолевые клетки начинают образовывать клеточный тип, который формирует легочную ткань во время эмбрионального развития. Полноценные метастазы, с другой стороны, в основном состоят из клеток, которые продуцируют SOX9. Они более привержены регенерации специализированных типов клеток легких.

Чтобы исследовать, как иммунная система реагирует на оба этих примитивных типа клеток, ученые использовали мышиную модель рака легких, склонного к метастазированию. Оказалось, что статус дифференцировки опухолевых клеток - это разница между жизнью и смертью этих клеток. Клетки, инициирующие метастазирование и включающие SOX2, которые сильнее всего походили на стволовые клетки, ведут себя так, что становятся видимыми для иммунных клеток-киллеров. Клетки-киллеры легко обнаруживают SOX2-активированные клетки, когда они пытаются делиться, и разрушают их. Клетки, которые «включают» SOX9, напротив, остаются незамеченными. По этой причин, в основной массе метастазов содержится мало клеток SOX2, в то время как они обогащаются клетками SOX9.

«Клетки SOX2 должны быстро стать SOX9, иначе они погибнут от атаки клеток-киллеров… И именно пластичность раковой клетки позволяет ей выжить» - добавили исследователи.

Ученые считают, что результаты их работы должны побудить онкологических биологов задуматься над тем, как лучше лечить метастатический рак. Например, лечение, которое убивает клетки, составляющие основную часть метастатической опухоли, может не повлиять на клетки, которые вызывают метастазирование. Исследователи считают, что избавление от смертельных одиночных клеток, инициирующих метастазирование, вероятно, требует использования стратегий, отличающихся от тех, которые применяются для лечения первичной опухоли или даже полномасштабного метастазирования.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200211092331.htm

Дата публикации: 
четверг, февраля 13, 2020