Описан процесс «засыпания» рака молочной железы и последующего его «пробуждения»

Современные исследования, проведенные под руководством Йозефа Ярдена из научного института Вейцмана (Израиль), открыли новые горизонты понимания процессов «засыпания» раковых клеток. Ученые предложили молекулярную модель, которая объясняет, как клетки рака молочной железы могут входить в состояние «спячки», а также что вызывает их пробуждение и последующую агрессивную деградацию.

Поясним: рак молочной железы развивается, когда зрелые клетки начинают быстро делиться, возвращаясь к более ранним стадиям развития — зрелым, подвижным и способным мигрировать, создавая метастазы. В противовес этому некоторые из раковых клеток используют обратный путь: у них появляется способность войти в состояние покоя, то есть «заснуть» и проспать многие годы, оставаясь при этом жизнеспособными и готовыми к пробуждению.

Этот феномен напомнил ученым о естественных процессах в организме, таких как метаморфозы тканей и формирование зрелых эпителиальных клеток, что помогло сформировать гипотезу о том, что раковые клетки, уходя в состояние покоя, используют те же молекулярные механизмы, идущие из природных физиологических путей. Для подтверждения этой идеи команда под руководством Ярдена создала специально разработанную трехмерную модель опухоли с помощью технологий генной модификации и технологических платформ трехмерных культур.

Используя клетки агрессивного типа, исследователи активировали экспрессию белков, известных как регуляторы дифференцировки эпителиальных клеток.

Эти белки в норме участвуют в метаморфозах тканей в ходе развития, а в раковых клетках их экспрессия особенно важна для регуляции перехода в спящее состояние. В результате повышения уровня этих белков у раковых клеток наблюдалось глубокое торможение циклов деления и активизация процессов, связанных с «засыпанием» клеток — и в моделях, и у животных, пояснили исследователи.

Эксперименты показали, что увеличение уровня рассматриваемых белков способствовало остановке развития раковых клеток и их переходу в состояние покоя. Более того, эти клетки становились менее чувствительными к традиционной терапии, что свидетельствует о потенциальной опасности использования в будущем препаратов, ориентированных лишь на быстро делящиеся клетки. Наоборот, такие «спящие» клетки могли сохраняться годами, маскируясь под доброкачественные ткани и практически не поддаваясь действию химиотерапии или радиации.

Было установлено, что экспрессия белка вызывает накопление в клетках нестабильных молекул — свободных радикалов, — которые в свою очередь вызывают повреждение ДНК, остановку клеточного цикла и переход в состояние покоя.

Расширенные молекулярные исследования подтвердили гипотезу о том, что повреждение генетического материала в «спящих» клетках — не случайное явление, а следствие окислительного стресса, вызванного накоплением свободных радикалов. Эти молекулы вызывают широкомасштабное окисление ДНК, нарушение функции белков и изменения в ядрах клеток, что способствует формированию мутаций. Такой механизм объясняет, почему, когда клетки рака просыпаются, они обладают повышенной способностью к сопротивлению терапии.

«Это открытие в области молекулярной онкологии подтверждает, что рак — это не только болезнь, связанная с быстрым ростом и делением клеток, но и сложный, динамический процесс перехода в различные состояния, каждое из которых требует индивидуального подхода к терапии», — заключают ученые. В будущем медицинские технологии смогут научиться выявлять и нейтрализовать «спящие» раковые клетки в организме, чтобы предотвратить их активацию и сдержать развитие болезни на всю жизнь.