Злокачественные опухоли используют конкуренцию между клетками, чтобы обойти механизмы защиты

Клетки в теле человека конкурируют друг с другом и пытаются наилучшим образом адаптироваться к своему окружению. Те клетки, которые не могут приспособиться, в конечном счете оказываются уничтоженными. Межклеточная конкуренция имеет большое значение: нормальные эпителиальные клетки используют ее, чтобы выявлять и устранять мутантные, раковые клетки. Например, исследования показали: если в слизистой оболочке появляются клетки с активирующими мутациями в гене Ras, то они выталкиваются в просвет органа и удаляются с другими «отходами». К сожалению, эти защитные механизмы срабатывают не всегда, и в итоге может возникнуть злокачественная опухоль.

На данный момент известно, что клетки с мутантным геном Ras удаляются вышеописанным способом из таких органов, как желудок, тонкая кишка, поджелудочная железа и легкие. Это говорит о том, что конкуренция между клетками представляет собой врожденную защитную систему, которой управляют сами эпителиальные клетки. Задача данной системы — предотвращать возникновение скоплений мутантных клеток и злокачественных опухолей.

В то же время, известно, что развитие злокачественной опухоли — процесс небыстрый. Мутации в клетках накапливаются постепенно. Неизвестно, как этот процесс и межклеточная конкуренция влияют друг на друга. Например, колоректальный рак (злокачественные опухоли толстой и прямой кишки) возникает, когда нарушается функция гена APC, и он активирует сигнальный путь Wnt, после чего следует активация гена Ras.

Недавно группа японских ученых под руководством Сюнсуке Кона с кафедры биологии рака Института биомедицинских исследований и инноваций Токийского научного университета решила выяснить, как постепенное развитие рака влияет на конкуренцию между клетками, и оценить роль межклеточной конкуренции в процессе формирования реальной злокачественной опухоли. Результаты этой научной работы были опубликованы в журнале Nature Communications.

Интеллектуальная собственность https://www.euroonco.ru

Что удалось обнаружить на молекулярном и генетическом уровне?

Ученые обнаружили: когда в эпителиальных клетках активируется сигнальный путь Wnt, эффект межклеточной конкуренции изменяется. Мутантные клетки, которые в норме удаляются, словно мусор, остаются в тканях и образуют агрессивные злокачественные опухоли.

Сюнсуке Кон, выступавший в качестве старшего автора работы, объясняет:

Мы обнаружили, что в тканях, где поэтапно изменяются сигналы Wnt и Ras, изменяется и функция конкуренции между клетками. Мутантные клетки диффузно инфильтрируют [то есть буквально «пропитывают»] интерстиций [так называется рыхлая соединительная ткань в составе органов] и образуют злокачественные опухоли.

Во время этого исследования ученые обнаружили и еще один механизм, посредством которого аномальная конкуренция между клетками при ранних стадиях колоректального рака приводит к образованию агрессивных злокачественных клеток: это повышенная активность соединения под названием матриксная металлопротеиназа 21 (MMP21). А она, в свою очередь, происходит при активации сигналов ядерного фактора каппа B (NF-κB) через врожденный иммунитет.

Когда ученые искусственно заблокировали сигналы NF-κB, эпителий слизистой оболочки стал снова эффективно удалять клетки с чрезмерно активным геном Ras. Ученые считают, что за всеми вышеописанными процессами могут стоять и другие механизмы, и их необходимо исследовать.

Как это может помочь онкологам?

Это исследование показало, что раковые клетки, в которых последовательно произошли определенные генетические изменения, меняют эффекты межклеточной конкуренции и используют их, чтобы вторгаться в окружающие ткани. Вместо того чтобы быть выброшенными в просвет органа и покинуть его, они остаются и дают начало раку.

Исследование проводилось на мышах, и ученые отметили, что опухоли у животных были сильно похожи по микроскопическому строению на диффузный рак у человека. Слово «диффузные» применяют по отношению к опухолям, которые образуют сразу несколько очагов, как бы «пропитывают» стенку органа. Несмотря на такое сходство, требуются дополнительные исследования, чтобы выяснить, при каких типах рака путь NF-κB-MMP21 задействован у человека. Например, авторы работы отмечают, что в этом плане было бы интересно изучить скиррозный рак желудка.

Понимание того, как перестраиваются молекулярно-генетические свойства раковых клеток, важно для клинической онкологии. Оно может подсказать новые эффективные методы лечения. Возможно, в будущем ученые смогут предложить методы профилактики и лечения, которые в том числе будут базироваться на межклеточной конкуренции.

Источник: medicalxpress.com.