Одно из самых сложных свойств рака — способность метастазировать. Отрываясь от опухоли, раковые клетки начинают путешествовать по всему организму и, попав в другие ткани и органы, продолжают размножаться. Из-за метастазов рак сложно находить и лечить. И для ученых это является ведущей областью изучения рака, а значит они прикладывают много сил, чтобы понять, как рак распространяется.
Недавнее исследование, выполненное Майклом Дж. Морганом, доктором наук, в Центре изучения рака Университета Колорадо, вносит новые детали в уже довольно цельную картину. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые заинтересовались клеточной “системой вывоза мусора”. Морган объясняет: “Клетки, склонные к метастазированию, покидают свой счастливый дом и переживают большую нагрузку. Клетка способна справиться с этой нагрузкой через систему выброса и переработки клеточных отходов или поломанных компонентов клеток”.
Если вмешаться в этот процесс, то метастазирование может быть заблокировано.
“Когда мы отключаем активность лизосом, то метастатическая клетка теряет способность выживать", — говорит Морган. Лизосомами называют органеллы, которые отвечают за внутриклеточное переваривание макромолекул.
Важную роль в этом играет аутофагия — естественный процесс, когда клетка ломается и перерабатывает поломанные части.
Могран и Эндрю Торберн (помогал с последним исследованием) считаются экспертами в области аутофагии. Также в исследовании принимал участие доктор Дэн Теодореску — эксперт в метастазировании.
Процесс аутофагии
Аутофагия — это важнейший механизм для выживания как здоровых клеток, так и злокачественных. Аутофагия начинается, когда клеточный “мусор” окружен сферической структурой — аутофагосомой. Эта двойная мембранная структура, которая несет его через цитоплазму, пока не достигнет лизосом, содержащих комплекс ферментов. Тогда аутофагосома сливается с лизосомой и разрушает содержимое.
Изучая этот процесс, Морган и его команда обнаружили способы вмешиваться в способность раковой клетки метастазировать.
“Нас удивило, что процесс аутофагии сам по себе не был важен для метастатической клетки, — говорит Морган. — Если сдержать аутофагию на ранней стадии, можно сократить рост метастатических и неметастатических клеток. Однако, если блокировать деятельность лизосомы на поздней стадии аутофагии, это намного сильнее бьет по метастатической клетке и она умирает».
Другими словами, когда исследовательская команда заблокировала аутофагию на генетическом уровне, то пострадали все виды клеток, в том числе и метастатические. Но когда они подавили аутофагию и лизосомы с помощью хлорохина, неметастатические клетки немного замедлились, а метастатические — были полностью уничтожены.
“Что-то в лизосомах есть особенное, что влияет на метастатические клетки”, — подчеркивает Торберн.
Почему лизосомы так важны?
Также ученые хотели покопаться в деталях и понять, почему именно лизосомы так важны в процессе метастазирования раковых клеток. Для этого они разработали хлорохин-устойчивые клетки.
Они вырастили метастатические клетки совместно с небольшим количеством хлорохина. По мере деления клеток, каждое поколение становилось все более устойчивым к хлорохину. В то же время, становясь все более устойчивыми, клетки теряли способность метастазировать.
Как объясняет Морган: “Дверь открывается в обе стороны: когда мы селекционировали клетки, устойчивые к хлорохину, они стали неметастатическими. И когда мы селекционировали клетки метастатические, они обрели чувствительность к хлорохину. Они прекратили свой рост и погибли, потому что внезапно стали зависимы от деятельности лизосом, которую хлорохин прекращает”.
Это открытие может быть полезным в лечении рака. Теодореску приводит пример: “Если мы дадим пациенту с опухолью мочевого пузыря хлорохин, допустим, что некоторые раковые клетки станут устойчивы к нему. Далее, основываясь на этом исследовании, можно предположить, что даже если устойчивые клетки снова станут расти, то они больше не будут метастатическими. Это может иметь клиническую пользу для пациента”.
Кроме того, исследователи обнаружили, что, судя по всему, в этом процессе очень важен протеин ID4. Клетки с низким уровнем этого протеина чувствительны к хлорохину и метастатичны, в то время как клетки с высоким уровнем — менее метастатичны и устойчивы к хлорохину.
Возможно, что ID4 можно будет использовать в качестве маркера для прогнозирования исхода лечения пациента. На самом деле, высокие уровни ID4 уже неоднократно указывали на лучший результат лечения в случаях рака мочевого пузыря, молочной железы и простаты.
Сейчас большой интерес проявляется в отношении ингибиторов аутофагии в лечении рака. Исследование показало любопытные результаты и вдохновит на дальнейшее изучение темы.
