Когда раковая клетка отслаивается от края опухоли в груди, ей предстоит нелегкий путь к выживанию. Клетка должна не только оставаться физически неповрежденной, когда она мчится по кровеносным сосудам, но она также должна найти новый орган, в котором сможет разместиться, принять достаточно питательных веществ и кислорода, чтобы остаться в живых, и начать деление, при этом избегая внимания иммунной системы организма. система.
Группа ученых из Медицинского института Говарда Хьюза (HHMI) обнаружила, что некоторые рыхлые клетки рака груди имеют преимущество в плане выживания – гены, которые они экспрессируют, повышают вероятность их процветания в костной ткани. Команда также обнаружила, что включение этих генов в раковые клетки зависит от того, каким было их окружение в первичной опухоли груди. Если опухоль молочной железы имела молекулярные структуры, аналогичные тем, которые обнаруживаются в кости, опухоль с большей вероятностью распространилась на кости позже.
«Это похоже на общество – вы общаетесь с формами, которые есть на самом деле», – говорит следователь HHMI Джоан Массаге из Мемориального онкологического центра Слоуна-Кеттеринга. “И это может сделать вас лучше или хуже подготовиться к ситуациям, с которыми вы столкнетесь.”
По его словам, новые результаты, опубликованные 29 августа 2013 года в журнале Cell, могут в конечном итоге привести к созданию новых лекарств, которые блокируют распространение рака на кости или другие органы.
Когда клетки первичной опухоли циркулируют по телу и начинают расти в новом органе, образуется метастатическая опухоль. Такие метастазы часто труднее лечить, чем первичные опухоли; подавляющее большинство людей, которые умирают от рака, имеют не только первичную опухоль, но и метастатическое заболевание. Таким образом, основная цель исследователей рака – не только найти способы лечения первичных опухолей, но и остановить метастазирование рака.
В 2009 году группа лаборатории Массаге обнаружила, что, изучая генетику клеток рака груди, они могут предсказать, какие из них с наибольшей вероятностью распространятся на кости. Набор генов, получивший название Src response signature (SRS), чаще включался в клетках, которые метастазировали в кость. Но исследователи не знали, почему.
«На самом деле загадкой было то, как вообще появился этот путь», – говорит Массагуэ. “Потому что SRS не увеличивал выживаемость клеток первичной опухоли. Мы действительно не могли найти улики.”
Поэтому он и его коллеги еще раз взглянули на опухоли груди, у которых была включена SRS. Они проверили, есть ли какие-либо другие гены, помимо известного пути SRS, которые всегда включались в одних и тех же клетках. Они остановились на двух – CXCL12 и IGF1 – которые не только оказались более выраженными в опухолях с SRS, но и независимо предсказали, какие опухоли будут мигрировать в кость. Опухоли с обоими генами с большей вероятностью приводят к метастазам в кости.
Но исследователи обнаружили, что в опухолях груди с высоким уровнем CXCL12 и IGF1 гены происходят не из раковых клеток. Опухоли состоят не только из раковых клеток, но и из других поддерживающих клеток, которые интегрированы в структуру опухоли. Как выяснилось, сигнатура гена исходила от доброкачественных мезенхимальных клеток, интегрированных в опухоль груди. И не только это, но также известно, что CXCL12 и IGF1 экспрессируются костными клетками. Гены в обоих случаях кодируют сигнальные молекулы, называемые цитокинами.
“Это был момент эврики”, – говорит Массагуэ. «Мы поняли, что существует мимикрия между средой первичной опухоли и средой их предпочтительного органа метастазирования.”
Биохимические эксперименты показали, что, когда мезенхимальные клетки, поддерживающие опухоль, имеют CXCL12 и IGF1 и производят большое количество цитокинов, близлежащие раковые клетки отбираются для активации SRS. Сигнатура гена SRS, хотя она существенно не меняет рост первичной опухоли молочной железы, делает раковые клетки немного более чувствительными к цитокинам, продуцируемым мезенхимальными клетками. Затем, поскольку они более чувствительны к этим цитокинам, если клетки окажутся в костной ткани, которая экспрессирует более высокие уровни тех же цитокинов, они будут расти более агрессивно.
«Для любой раковой клетки ужасно тяжело выжить в теле после выхода из опухоли», – говорит Массаге. «Эти клетки, отобранные как более чувствительные к цитокинам, могут иметь крошечный дополнительный шанс выжить в кости, но когда вы говорите о десятках тысяч раковых клеток, циркулирующих в организме в день, этого крошечного дополнительного шанса достаточно, чтобы измениться. вероятность образования метастатической опухоли.”
Хотя исследование было разработано специально для изучения того, как клетки рака груди приобретают способность лучше выживать в костях, Массаге считает, что общий вывод о том, что окружающая среда первичной опухоли может дать раковым клеткам различную способность оседать в других органах, вероятно, применим к другие типы рака и места метастазов, а также.
Теперь Массаге и его коллеги выясняют, как это явление может проявиться в других органах. Они также проверяют, могут ли препараты, влияющие на путь SRS, и то, как клетки реагируют на цитокины, снизить вероятность распространения рака в кости. На мышах они обнаружили, что такие препараты эффективны для предотвращения метастазирования, хотя ранее эти препараты не помогали лечить метастатические опухоли, которые уже развились. Поэтому предотвращение метастазирования является целью.