В Nature опубликованы две работы, которые в будущем могут спасти жизнь миллионов людей. Ученые выяснили, каким образом происходит превращение опухолей в агрессивный метастазирующий рак. Оказалось, что болезнь еще в самом начале развития готовится к быстрому захвату человеческого организма. «Лента.ру» рассказывает об исследованиях американских и немецких ученых.
Рак — коварная болезнь. Одна из главных причин его смертоносности в том, что он умеет незаметно проникать в другие ткани и органы еще в начале своего развития. Когда врач обнаруживает метастазы, уже, как правило, ничего поделать нельзя. Та же самая проблема возникает после того, как опухоль удаляют. Имеющиеся на данный момент методы лечения спасают только 20 процентов прооперированных больных. Исправить ситуацию можно, если выяснить механизм образования метастазов, но ученые очень мало знают об этом процессе.
Тем не менее группе ученых из Школы медицины Икан при госпитале Mount Sinai в США и Регенсбургского университета в Германии удалось узнать, каким образом возникают вторичные злокачественные образования, если основная опухоль была удалена или даже не развивалась. Для этого они использовали животные модели и культуры человеческих тканей, позволяющие проследить за развитием рака молочной железы. Оказывается, злокачественные клетки могут распространяться не только из сформированных опухолей, но и на ранних стадиях развития рака, на которых, как ранее считалось, не образуются метастазы. Эти мельчайшие вкрапления клеток в других тканях и органах и являются главными убийцами.
По словам ученых, это объясняет непонятные ранее явления: например, почему пять процентов больных раком людей имеют метастазы, хотя первичной опухоли у них нет, а также почему так трудно лечить метастазировавшие опухоли. Однако главная польза от исследования заключается в том, что теперь можно сделать химиотерапию более эффективной. Лечение обычно направлено на уничтожение активно делящихся (пролиферирующих) клеток, однако «молчащие» раковые клетки избегают гибели. Первичная раковая опухоль может быть полностью ликвидирована, но зачатки будущих метастазов остаются и ждут своего часа.
Результаты исследования ставят перед учеными и новые вопросы. Остается непонятным, превращаются ли в метастазы сами мигрирующие клетки или они подготавливают почву для других прибывающих из опухоли злокачественных клеток, позволяя им закрепиться.
Метастазы в легких
Фото: James Heilman, MD / Wikipedia
Научная работа Регенсбургского университета раскрыла механизмы, регулирующие распространение раковых клеток. Ученые проанализировали развитие рака молочной железы на ранних стадиях — протоковой карциномы. Это неинвазивная опухоль, клетки которой пока еще не внедряются в окружающие ткани и не вызывают их гибель. Она возникает в молочных протоках и сама по себе не несет угрозы для жизни, пока не превратится в инвазивную форму рака. Парадокс в том, что 2-3 процента женщин с протоковой карциномой умирают от метастазов.
Ученые объяснили этот феномен тем, что неинвазивная опухоль порождает невидимые метастазы, которые иногда образуются еще до возникновения протоковой карциномы. Эксперименты на мышах показали, что 80 процентов всех метастазов образуется именно из мигрирующих «втихую» клеток, а не из основной опухоли. Интересно, что распространение невидимых клеток зависит от того же механизма, который обеспечивает формирование разветвленных молочных протоков.
Все происходит из-за активации онкогена (гена, способствующего развитию злокачественной опухоли) и отключения гена-супрессора. В результате клетки мигрируют в легкие и другие части тела, где остаются невидимыми до тех пор, пока в них не включается активатор роста, после чего возникают метастазы.
Метастазы в лимфатическом сосуде
Фото: Gabriel Caponetti / Wikipedia
Отключение гена р38, подавляющего рост опухоли, и функционирование онкогена HER2 активирует эпителиально-мезенхимальный переход — процесс, при котором эпителиальные клетки, образующие кожу, трансформируются в мезенхимальные стволовые клетки. Последние способны превращаться в клетки костной ткани, хрящевые и жировые клетки. Они также получают способность мигрировать и внедряться в соседние ткани. Эпителиально-мезенхимальный переход способствует перемещению клеток в процессе эмбриогенеза и развития тканей, однако, как выяснилось, он также помогает распространению рака. Ученые также отметили роль гормона прогестерона, который также влияет на образование молочных протоков.
Включаясь и выключаясь, p38 и HER2, таким образом, способствуют перемещению клеток внутри разветвленной сети протоков. Правильная настройка этого механизма не вредит организму. Но, если p38 дезактивируется на длительное время, а HER2, наоборот, чрезмерно активен, эпителиально-мезенхимальный переход постоянно работает, позволяя раковым клеткам покинуть грудные железы и распространяться по всему организму, попадая в легкие, костный мозг и другие органы.
По мнению ученых, аналогичные процессы могут контролировать распространение и метастазирование других злокачественных опухолей человека, включая меланому и рак поджелудочной железы. Так, было показано, что миграция раковых клеток из поджелудочной железы также связана с эпителиально-мезенхимальным переходом. Сейчас исследователи работают над поиском «переключателя», который заставляет «молчащие» клетки превращаться в смертоносные метастазы. Это позволит узнать, как остановить рост метастазов, убивающих человека.