Блиц-круг: ученые раскрыли механизм влияния опухоли на соседние клетки
Российские ученые совместно с зарубежными коллегами исследовали воздействие раковых клеток на окружающие ткани. Оказывается, опухоли могут подчиняться «воле» злокачественных клеток и активно помогать им в борьбе с иммунной системой организма. Подробно механизмы этого взаимодействия на микроуровне были описаны впервые. Эксперты считают, что полученные результаты помогут разработать более эффективные методы лечения онкологических заболеваний и создать лекарственные препараты нового поколения.
Как рак влияет на окружение
Ученые из Московского физико-технического института (МФТИ) совместно с большим международным коллективом провели исследование, в котором наглядно продемонстрировали, как раковые опухоли воздействуют на окружающие здоровые клетки. Они показали, что опухоли могут на генетическом уровне программировать соседние клетки и управлять их жизненным циклом, заставляя делиться ресурсами и помогать в борьбе против иммунитета.
Как объяснили специалисты, выполненная научная работа — это масштабный проект, в котором приняли участие представители из более чем полутора десятков научных организаций, расположенных в разных частях земного шара. При этом главной целью было выяснение того, чем микроокружение опухоли отличается от прочих клеток организма.
Для этого ученые сравнили два типа тканей. Первые образцы они взяли у пациентов, страдающих раком, из тканей вблизи опухолей, а вторые — у здоровых людей, попавших в ДТП, при их посмертном вскрытии. Для контроля исследователи использовали пробы, взятые у макак.
— Прежде области вокруг опухоли в основном рассматривались как нормальные. Поэтому их влияние на развитие болезни никак серьезно не оценивалось. Однако благодаря проведенному анализу было выявлено, что раковые клетки могут оказывать сильнейшее воздействие на окружающие ткани, вызывая изменения в их функционировании и структуре, — рассказала «Известиям» один из исследователей, научный сотрудник лаборатории трансляционной геномной биоинформатики МФТИ Марианна Золотовская.
Всего в ходе исследования ученые изучили несколько тысяч образцов тканей, отобранных из разных органов. В целом было проанализировано порядка 20 тыс. генов и около 7 тыс. внутриклеточных молекулярных путей. Последние — это химические реакции и взаимодействия, с помощью которых реализуются основные процессы жизненного цикла любой клетки. Именно на этом уровне ученые обнаружили множество системных изменений.
Как опухоль подавляет «волю»
В частности, исследования показали, что ткани, окружающие опухоль, в результате ее влияния приобретают явные признаки воспаления.
— В частности, в них устремляются иммунные клетки и повышается проницаемость сосудов. Также вблизи злокачественного образования усиливается прорастание сосудов в окружающие ткани и в них уменьшается количество нервных окончаний, — объяснил один из ведущих авторов опубликованной научной работы, заведующий лабораторией трансляционной геномной биоинформатики МФТИ Антон Буздин.
Заведующий лабораторией трансляционной геномной биоинформатики МФТИ Антон Буздин
По словам ученого, клетки опухолевого микроокружения изменяют программу своей жизнедеятельности и начинают интенсивнее делиться. В частности, в них активируется теломераза — фермент, который играет главную роль в передаче генетической информации от материнской к дочерним клеткам.
Кроме того, в таких тканях происходит ослабление связей между клетками и деградирует внеклеточный матрикс (вещество, которое обеспечивает их взаимодействие).
Вместе с тем рецепторы, расположенные в тканях, становятся восприимчивы совсем к другим веществам, нежели в здоровых образцах. Также усиливается процесс обмена веществ, в ходе которого происходит выработка энергии.
— В итоге опухоль как бы «приручает» некоторые клетки своего окружения, заставляя их ускоренно делиться, то есть размножаться, и работать на себя. В результате клетки отдают свои ресурсы раковым образованиям и помогают им развиваться. Также они маскируют злокачественные клетки от иммунных, — объяснил Антон Буздин.
Ученый добавил, что описанные процессы значительно снижают эффективность методов противораковой терапии. Поэтому их важно изучать, так как в будущем понимание механизмов, которые происходят на молекулярном уровне, поможет создать лекарства нового поколения. К примеру, это могут быть препараты из нескольких компонентов. Действие одних из них будет направлено против самих опухолевых клеток, а другие начнут блокировать процессы, при помощи которых те подчиняют себе соседей.
— Сам факт взаимодействия опухоли и ее микроокружения не представляет собой научного открытия, — считает директор Института персонализированной онкологии Сеченовского Университета Марина Секачева. — Например, клинические онкологи давно знают, что при вырезании опухоли нужно удалять вокруг нее живые ткани, которые кажутся здоровыми. Это в разы снижает вероятность рецидивов и новообразований. Но эти знания получены, что называется, опытным путем.
В свою очередь, как считает эксперт, новые высокотехнологичные методы позволили ученым на генетическом уровне изучить механизмы, с помощью которых опухоль воздействует на соседние клетки, перепрограммируя их. В дальнейшем на основе этих данных можно будет разработать способы терапии, которые заблокируют эти механизмы и предотвратят распространение злокачественных клеток.
Несмотря на то что представленное исследование стоит в длинном ряду других подобных работ, оно заслуживает отдельного внимания, так как многие каналы, по которым происходит обмен сигналами между клетками, с такой подробной детализацией описаны впервые, считает заведующий кафедры биохимии имени Т.Т. Березова Российского университета дружбы народов имени П. Лумумбы Вадим Покровский.
— Масштаб исследований внушает надежду, что результаты, представленные в статье, привлекут повышенное внимание научного сообщества к рассмотренным проблемам. Ранее подобные воздействия на таком богатом материале системно не изучались, — прокомментировал «Известиям» значение научной работы руководитель Центра превосходства «Персонифицированная медицина» Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета Альберт Ризванов.
Он отметил, что при разработке новых препаратов крайне важно учитывать взаимосвязь опухоли и окружающих ее тканей. В противном случае антираковые средства, которые в лабораторных условиях показывали хороший результат, в реальном применении такой же эффективности не демонстрируют.
Например, в Казанском федеральном университете уже запатентованы системы, которые включают в себя как раковые клетки, так и некоторые соседние с ними. Именно такие сложные структуры-консорциумы, считает ученый, способны адекватно воспроизводить условия, в которых существуют опухоли в организме, и оказывать на них значимое воздействие.
