Во время недавнего исследования ученые обнаружили переменное напряжение в мембранах опухолевых клеток при раке молочной железы. Благодаря этому удалось лучше понять, как размножаются и распространяются раковые клетки.
Когда нормальные клетки организма превращаются в злокачественные, изменения происходят не только в их генах, но и в биоэлектрических показателях. Например, электрический заряд их клеточной мембраны смещается в более положительную сторону. Этот факт известен уже довольно давно. Но новое исследование ученых из Великобритании, недавно опубликованное в журнале Communications Biology, показало, что электрическое напряжение клеточной мембраны злокачественных клеток периодически колеблется. Иными словами, в определенной степени эти клетки начинают вести себя как нейроны. И эта особенность помогает разобраться, как раковые клетки «понимают», когда им нужно размножаться и в каком направлении распространяться.
Кроме того, электрическая связь между опухолевыми клетками может быть использована в качестве мишени для новых потенциальных противоопухолевых препаратов.
Доктор Аманда Фуст (Amanda Foust), один из соавторов этого исследования, рассказывает:
Когда нормальные клетки превращаются в раковые, в них происходят изменения, которые способствуют их размножению и распространению. Например, нам уже давно известно, что могут происходить изменения в определенных генах, контролирующих клеточные деления.
Нам пока не известно, почему в раковых клетках колеблется электрическое напряжение. Но наши находки, ставшие возможными благодаря сотрудничеству между биологами и инженерами, открывают двери для дальнейшей исследовательской работы, которая поможет нам лучше понять закономерности роста злокачественных опухолей.
Изучение биоэлектрических показателей раковых клеток
Для своих экспериментов ученые вырастили культуры из восьми клеточных линий злокачественных опухолей молочной железы и из одной клеточной линии нормальной ткани. Затем они проанализировали напряжение клеточных мембран с помощью микроскопа, изначально предназначенного для изучения электрической активности клеток головного мозга. Описание характеристик и классификация полученных сигналов были выполнены с помощью методов машинного обучения.
В ходе этих экспериментов неожиданно были обнаружены колебания электрического напряжения на поверхности мембран раковых клеток. Ученые предположили, что эти «мигающие» и «колеблющиеся» изменений являются формой связи между отдельными клетками — но однозначного подтверждения пока нет, это еще предстоит проверить в ходе дальнейших исследований.
Затем ученые обработали раковые клетки тетродотоксином — мощным нейротоксином, блокирующим ионные натриевые каналы, которые генерируют электрический заряд клеточных мембран. Предыдущие исследования показывали, что эти натриевые каналы помогают злокачественным клеткам стать более инвазивными, то есть легче вторгаться в окружающие ткани.
Было обнаружено, что тетродотоксин подавляет колебания электрического заряда на поверхности раковых клеток — как и в случае с нервными клетками. Это говорит о том, что данное соединение можно потенциально использовать в качестве противоопухолевого препарата.
Профессор Крис Бакал (Chris Bakal), соавтор этого исследования, рассказывает:
Мы впервые наблюдаем такие быстрые колебания электрической активности в злокачественных клетках молочной железы. Такое ощущение, что у опухолевых клеток есть
что-то вроде «электрического языка» для общения. Мы не знаем, насколько сложно устроен этот язык, но с помощью него на довольно большие расстояния может передаваться информация о питательных веществах или агрессивной окружающей среде.
Во второй части эксперимента ученые взяли нормальные клетки молочной железы и инициировали их превращение в раковые. Как только произошла злокачественная трансформация, электрическая активность клеток начала колебаться.
Причем оказалось, что степень электрической активности зависит от типа рака. Более агрессивные и смертоносные злокачественные опухоли характеризовались более частыми колебаниями. Иногда сигналы принимали форму волны, распространяющейся от клетки к клетке.
Профессор Мустафа Джамгоз (Mustafa Djamgoz), еще один соавтор исследования, рассказывает:
Из всех клеток организма термин «возбудимость» обычно применяется по отношению к нейронам головного мозга и клеткам сердечной мышцы. Но наше исследование показало существование скрытой сигнальной сети среди раковых клеток, и эта сеть может играть большую роль в их поведении и взаимодействиях друг с другом. Нам уже известно, что распространению раковых клеток в организме — основной причине смертности от онкологических заболеваний — способствует электрическая активность.
«Мы считаем, что эти электрические сети даже позволяют раковым клеткам формировать „мозгоподобные“ структуры, которые действуют как единое целое» — добавляет профессор Бакал.
В попытках собрать пазл
На данный момент исследователи работают над изучением потенциальных взаимосвязей между напряжением клеточной мембраны и поведением раковых клеток, чтобы выяснить, можно ли на это
Сейчас важнее всего ответить на два вопроса:
- Могут ли раковые клетки по колебаниям напряжения «понимать», что им следует размножаться или отделиться от первичной опухоли и мигрировать в организме?
- Если это так, то можем ли мы использовать эти знания, чтобы повлиять на рост и распространение злокачественной опухоли?
Изучение механизмов развития, прогрессирования и распространения злокачественных опухолей открывает возможности для создания новых, более эффективных методов лечения рака. Мы в федеральной сети клиник «Евроонко» внимательно следим за разработками ученых. Как только новый препарат успешно проходит клинические испытания и регистрацию на территории России, мы сразу же начинаем его применять. У нас всегда доступны все инновационные противоопухолевые средства.
Источник: sciencedaily.com.
круглосуточно
и событий клиники
