Большинство клеток живого организма связано между собой межклеточными контактами. Для их разрыва клетке приходится существенно перестраивать весь внутренний каркас. Российские ученые выяснили, как именно происходит его реорганизация и какую роль это играет в появлении метастазов – вторичных очагов опухоли. Оказывается, известный участник развития рака – эпидермальный фактор роста – так меняет белок, скрепляющий прочные соединительные нити каркаса клетки, что он больше не может удержать каркас, и контакты между клетками распадаются. Интересно, что в раковых клетках наблюдается недостаток этого белка, а потому восстановление нормального уровня его синтеза в клетке с помощью генной терапии может послужить одним из способов борьбы с метастазами. Результаты исследования представлены в журнале Cells. Проект поддержан грантом Российского научного фонда.
Согласно данным Всемирной организации здравоохранения, рак находится на втором месте среди причин смерти в мире. В 2018 году это заболевание унесло жизни 9,6 млн человек. Его лечение в первую очередь осложнено тем, что раковые клетки способны перемещаться по организму, создавая новые опухолевые очаги — метастазы. Чтобы иметь возможность передвигаться, клетка должна разорвать контакты с окружающими ее соседями и из жесткой неподвижной конструкции стать гибкой и маневренной. Для этого необходимо разобрать каркас и использовать его элементы для движения — вытащить из стен балки и сделать из них весла. В клетке, разумеется, каркас не деревянный, а сделанный из тонких, но прочных нитей белка актина, и называется он цитоскелетом. Такая перестройка свойственна не только раковым клеткам. Например, в коже подобная активация происходит в процессе заживления ран.
До последнего времени оставалось неясным, каким образом неподвижные, плотно сцепленные друг с другом клетки превращаются в мигрирующие. Ученые из Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н. Н. Блохина Минздрава России смогли описать взаимосвязанные изменения структур актинового цитоскелета и межклеточных контактов, позволяющие клеткам разрывать связи друг с другом и приобретать способность к миграции. Для этого исследователи наблюдали под микроскопом за поведением клеток в ответ на воздействие эпидермального фактора роста, участвующего в заживлении ран и опухолевом метастазировании. Это стало возможным благодаря свечению белков, обеспечивающих контакты между клетками. Такого эффекта ученые достигли с помощью введения специальной генетической конструкции, добавляющей светящуюся часть к изучаемым молекулам.
Исследователи обнаружили, что воздействие фактора роста приводит к изменению актин-связывающего белка EPLIN, после которого он не может удерживать актиновый цитоскелет в жестком положении и контакты между клетками распадаются. Интересно, что в раковых клетках наблюдается недостаток белка EPLIN, а потому восстановление нормального уровня его синтеза в клетке с помощью генной терапии может послужить одним из способов борьбы с метастазами.
«В последнее время было показано, что важнейшую роль в прогрессировании онкологических заболеваний играют опухолевые стволовые клетки, которые обладают высокой способностью к метастазированию. Кроме того, они крайне устойчивы к химиотерапии и могут блокировать иммунный ответ организма. Исследование механизмов, регулирующих процессы миграции опухолевых клеток, имеет большое значение для понимания патогенеза онкологических заболеваний, что безусловно важно для разработки новых эффективных методов их направленной терапии», — поделилась руководитель проекта Наталия Глушанкова, доктор биологических наук, заведующая лабораторией механизмов канцерогенеза Национального медицинского исследовательского центра онкологии имени Н. Н. Блохина Минздрава России.