Как опухолевые клетки преодолевают контактное торможение?
Ученые во главе с доктором Элизабет Фишер-Фридрих, руководителем группы в Кластере передовых исследований Физики жизни (PoL) и Биотехнологическом центре Дрезденского университета (BIOTEC), изучили, как раковые клетки могут делиться в переполненной опухолевой ткани, и сопоставили это с характерной особенностью прогрессирования рака и метастазирования — эпителиально-мезенхимальным переходом (ЭМП).
Большинству клеток животных для деления нужно принять сферическую форму. Для того, чтобы добиться округлой формы, клеткам необходимо деформировать соседние клетки. В опухолевой ткани клетки должны делиться в среде, которая становится все более тесной, по сравнению со здоровой тканью. Это означает, что делящимся опухолевым клеткам, вероятно, необходимо приложить гораздо больше механической силы, чтобы принять сферическую форму в таком плотно упакованном окружении. Тем не менее опухолевые клетки, кажется, приспособились преодолевать эти трудности. Ученые во главе с доктором Элизабет Фишер-Фридрих были заинтересованы в том, чтобы понять, как опухолевые клетки получают эту способность для преодоления тесной опухолевой среды?
Исследователи обнаружили, что одним из ответом может быть ЭМП. Что же это такое? «ЭМП или эпителиально-мезенхимальный переход — признак прогрессирования рака», — объясняет Камран Хоссейни, аспирант, проводивший эксперименты. Это процесс трансформации клеток, во время которого опухолевые клетки теряют свою асимметричную организацию и отделяются от своих соседей, приобретая способность мигрировать в другие ткани. Вместе с другими факторами это позволяет опухолям метастазировать, то есть перемещаться в кровеносные и лимфатические сосуды и в конечном итоге колонизировать другие органы.
«До сих пор ЭМП в основном был связан с усиленной диссоциацией клеток и их миграцией. Наши результаты показывают, что ЭМП может также влиять на раковые клетки, способствуя их успешному округлению и делению. Эти результаты указывают на совершенно новое понимание того, как ЭМП может способствовать образованию метастазов в организме», — объясняет Камран Хоссейни.
Подобно тому как мы проверяем спелость плодов, осторожно сжимая их руками, ученые исследовали механические свойства отдельных клеток человека. Кроме того, они раздавили клетки с помощью атомно-силового микроскопа. Эта современная установка измеряла такие свойства, как жесткость клетки и их поверхностное натяжение до и после ЭМП. Также группа доктора Элизабет Фишер-Фридрих в сотрудничестве с доктором Анной Таубенбергер (BIOTEC, Технический университет Дрездена) и профессором Карстеном Вернером (IPF, Дрезден) вырастили мини-опухоли и поместили их в эластичные гидрогели, чтобы проверить, как механическое ограничение влияет на округление и деление опухолевых клеток.
Авторы выявили изменения в округлении и росте опухоли. ЭМП влиял на раковые клетки двумя противоположными способами. Делящиеся опухолевые клетки стали более жесткими, а окружающие неделящиеся клетки стали более мягкими. Кроме того, исследователи обнаружили намеки на то, что наблюдаемые механические изменения могут быть связаны с повышенной активностью белка под названием Rac1, известного регулятора цитоскелета.
«Наши исследования не только дают важные результаты в области клеточной биологии, но и могут указать на новые молекулярные мишени в терапии рака», — добавила доктор Элизабет Фишер-Фридрих.
Это исследование было спонсировано Немецким исследовательским фондом (DFG) и выполнено в сотрудничестве с Центром световой микроскопии (LMF) технологической платформы CMCB в Техническом университете Дрездена. Доктор Элизабет Фишер-Фридрих возглавляет ключевую группу в недавно созданном кластере передовых исследований в области физики жизни (PoL) в Техническом университете Дрездена.
