Биологи обнаружили, что иммунная система может уничтожать клетки с избытком или недостатком хромосом
Большинство живых клеток имеют определённое число хромосом. Например, человеческие клетки имеют 23 пары. При делении клеток могут возникать ошибки, ведущие к потере или приобретению хромосом, что обычно очень вредно.
Впервые биологи из MIT обнаружили механизм, который иммунная система использует для уничтожения этих генетически несбалансированных клеток. Почти сразу после потери или приобретения хромосом клетки посылают сигналы, привлекающие иммунные клетки — естественные киллеры, которые уничтожают аномальные клетки.
Это открытие поднимает возможность использования данной системы для уничтожения раковых клеток, которые почти всегда имеют избыток или недостаток хромосом.
«Если мы сможем реактивировать эту систему иммунного распознавания, это станет очень хорошим способом избавления от раковых клеток», — говорит Анжелика Амон, старший автор исследования.
Стефано Сантагуида, ведущий автор статьи, опубликованной 19 июня в журнале Developmental Cell.
«Нисходящая спираль»
При неправильном расхождении хромосом дочерние клетки получают несбалансированное число хромосом — состояние, известное как анеуплоидия.
У эмбриональных клеток анеуплоидия почти всегда смертельна для организма. Для человеческих эмбрионов лишние копии любой хромосомы летальны, за исключением хромосомы 21 (синдром Дауна), хромосом 13 и 18 (синдромы Патау и Эдвардса), а также половых X и Y хромосом.
Анеуплоидия представляет парадокс: в нормальных взрослых клетках она ухудшает их способность выживать и размножаться, однако раковые клетки, которые почти все анеуплоидны, могут бесконтрольно расти.
В новом исследовании учёные выяснили, что после первого деления с неравномерным распределением хромосом клетки вскоре инициируют следующее деление, которое производит ещё больший хромосомный дисбаланс и значительные повреждения ДНК. В итоге клетки полностью прекращают делиться.
«Эти клетки находятся в нисходящей спирали, где они начинают с небольшого геномного беспорядка, который только ухудшается», — говорит Амон.
Уничтожение анеуплоидных клеток
По мере накопления генетических ошибок анеуплоидные клетки становятся слишком нестабильными для дальнейшего деления. В этом состоянии сенесценции они начинают производить провоспалительные молекулы, такие как цитокины. Когда исследователи подвергли эти клетки воздействию естественных киллеров, те уничтожили большинство анеуплоидных клеток.
«Впервые мы наблюдаем механизм, который может обеспечивать очистку от клеток с несбалансированным числом хромосом», — говорит Сантагуида.
В будущих исследованиях учёные надеются точнее определить, как анеуплоидные клетки привлекают естественных киллеров, и выяснить, вовлечены ли другие иммунные клетки в очистку. Они также хотят понять, как опухолевые клетки уклоняются от этого иммунного ответа, и можно ли перезапустить этот процесс у пациентов с раком, учитывая, что около 90% солидных опухолей и 75% рака крови являются анеуплоидными.
«В какой-то момент раковые клетки, которые сильно анеуплоидны, способны избегать этого иммунного надзора. У нас действительно нет понимания, как это работает. Если мы сможем это выяснить, это, вероятно, будет иметь огромные терапевтические последствия, учитывая тот факт, что практически все виды рака анеуплоидны», — говорит Амон.