Триматися і ховатися: Як клітини раку поширюються в мозок і процвітають

Автор: Єва Кіслер, четвер, 27 лютого 2014 р

На цьому зображенні зображена клітина раку молочної залози (зелена), яка тримається на кровоносних капілярах (фіолетовий) у мозку.

Дослідники отримали нове розуміння того, як метастазують пухлини, вивчаючи поведінку виняткових клітин раку молочної залози та легенів, які здатні проникати в мозок та виживати там.

Метастази - процес, який дозволяє деяким раковим клітинам відірватися від пухлини, що походить, і прижитися в іншій тканині - найпоширеніша причина смерті людей від раку. Проте більшість пухлинних клітин гине до того, як вони досягнуть наступного пункту призначення, особливо якщо це місце призначення - мозок. Наприклад, у людей, хворих на рак легенів, випадкові клітини пухлини можуть потрапляти в кров і проникати в мозок, але дуже мало людей виживають досить довго, щоб засіяти нові пухлини.

Зараз команда вчених Меморіалу Слоун Кеттерінг вивчила, чому більшість циркулюючих пухлинних клітин гине, потрапляючи в мозок, і чому у виняткових випадках інші клітини ні. Їх останнє дослідження, опубліковане сьогодні в журналі Cell, ідентифікує гени та білки, які контролюють виживання метастатичних клітин раку молочної залози та мозку.

Одного разу ці фактори виживання можуть бути націлені на наркотики, щоб ще більше зменшити ризик метастазування у людей. За словами старшого автора дослідження, директора Інституту Слоуна Кеттерінга Джоан Массаге, єдиний механізм, ймовірно, дозволить раковим клітинам колонізувати різні органи, включаючи мозок, при ряді видів захворювань.

Недосліджений тип захворювання

Метастатичні пухлини головного мозку трапляються при декількох видах раку, включаючи рак молочної залози, легенів та колоректального відділу, серед інших - і, за оцінками, вони приблизно в десять разів частіше, ніж первинні раки мозку. Дотепер було проведено мало досліджень того, як розвиваються метастатичні пухлини мозку.

Доктор Массаге та його колеги почали вирішувати цю проблему чотири роки тому і з тих пір дізналися, що мозок краще, ніж більшість органів, захищений від колонізації циркулюючими пухлинними клітинами. Щоб засіяти в мозку, ракова клітина повинна витіснитися з пухлини походження, проникнути в кров і перетнути щільно упаковану судинну структуру, яка називається гематоенцефалічним бар’єром. Експерименти на мишах, під час яких метастатичні клітини раку молочної залози були марковані та зображені з часом, показали, що дуже невелика кількість змогла пройти цю подорож, і з тих клітин, які дійшли до мозку, вижило менше однієї з 1000.

"Ми не знали, чому так багато цих клітин гине", - каже доктор Массаге. “Що вбиває їх? І як випадкові клітини виживають у цьому вразливому стані - іноді ховаючись у мозку роками - щоб зрештою породити нові пухлини? Що підтримує ці рідкісні клітини в живих і де вони ховаються? "

Ухилення від сигналів смерті

Щоб відповісти на ці питання, дослідники провели експерименти на мишачих моделях раку молочної залози та легенів, двох типів пухлин, які часто поширюються на мозок, досліджуючи групу генів, які були пов'язані з метастазами в мозок. Їхні дослідження показали, що багато ракових клітин, які потрапляють в мозок, вбиваються астроцитами - найпоширенішим типом клітин головного мозку - які виділяють білок, який називається лігандом Fas.

Коли ракові клітини стикаються з цим білком, вони запускаються до самознищення завдяки активації внутрішньої програми смерті. Дослідження також показало, що виняткові ракові клітини, які рятуються, роблять це, виробляючи білок під назвою Серпін, який діє як свого роду протиотрута сигналам про смерть, що випускаються на них астроцитами поблизу.

Обіймати кровоносні судини

Дослідники використовували методи візуалізації для вивчення поведінки цих зухвалих метастатичних клітин у мозку мишей. Вони помітили, що вцілілі клітини росли на верхівці кровоносних капілярів - кожна клітина щільно прилипала до свого судини, "як ведмідь панда, що обіймає стовбур дерева", - каже доктор Массаге.

"Це обійми явно необхідні", - пояснює він. “Якщо пухлинна клітина від’єднується від судини, її вбивають сусідні астроцити. Залишаючись на ньому, він живиться та захищається, і з часом може почати ділитися, утворюючи оболонку навколо судна ".

Під мікроскопом дослідники спостерігали, як ці оболонки переростали в крихітні кульки, які з часом стали пухлинами. "Побачивши його, ви ніколи не можете забути цей образ", - каже доктор Массаге.

Вчені також провели експерименти, щоб точно визначити молекулярну основу поведінки клітин і показали, що білок, що виробляється клітинами пухлини, діє як свого роду липучка, прикріплюючи клітини до зовнішньої стінки кровоносної судини.

Терапевтичні ідеї

Отримані дані дають вченим нові можливості зрозуміти та вивчити біологію метастазів, а також можуть призвести до розробки нових методів лікування, які працювали б шляхом посилення природних перешкод для метастазування. Дослідження визначає кілька механізмів, на які можуть орієнтуватися такі ліки. Доктора Массаге особливо цікавить здатність деяких пухлинних клітин обіймати кровоносні судини, оскільки він підозрює, що така поведінка може мати важливе значення для виживання метастатичних ракових клітин не тільки в мозку, але й в інших частинах тіла, де метастатичний ріст пухлини може статися.

"Більшість хворих на рак насправді ризикують розповсюдження пухлини на декілька ділянок", - зазначає доктор Массаге. Наприклад, рак молочної залози може метастазувати в кістки, легені та печінку, а також у мозок. «Те, на що ми можемо дивитись, - додає він, - це майбутній спосіб запобігти метастазуванню в багатьох органах одночасно», використовуючи препарати, які змушують пухлинні клітини відпускати судини, за які вони чіпляються.