Опухолевые клетки захватывают территорию у соседей с помощью нового механизма
Ранние фазы развития опухоли, когда несколько аномальных клеток превращаются в клинически обнаруживаемую массу, изучены плохо. Ранее предполагалось, что мутации могут дать некоторым клеткам конкурентное преимущество, позволяя им убивать и заменять соседей, но механизмы этой конкуренции были неясны. Исследователи из Института Пастера и Центра Шампалимо обнаружили новый механизм, объясняющий, как опухолевые клетки устраняют соседей и распространяются.
Два года назад команда идентифицировала ранее неизвестную форму конкуренции — механическую конкуренцию. Ранее считалось, что в переполненных тканях клетки выталкиваются живыми (live cell extrusion). Однако оказалось, что клетки не выталкиваются, а активно уничтожаются. Когда учёные заблокировали путь программируемой гибели клеток, клетки сжимались, но не умирали и не выталкивались. Это указало на существование механической конкуренции, при которой клетки ощущают физическое давление и используют его для устранения соседей.
В новом исследовании, опубликованном 13 декабря 2018 года в журнале Current Biology, учёные определили молекулярный механизм, ведущий к гибели сжатых клеток. Они сосредоточились на эпителиальных тканях (например, кожа, пищеварительная система), из которых возникает около 90% опухолей человека.
Используя эпителий плодовой мушки Drosophila melanogaster как модель и сочетая методы биологии и физики, исследователи обнаружили, что внутренний клеточный путь EGFR/ERK (известный регулятор выживания клеток) модулируется механическим стрессом.
Было установлено, что когда здоровые клетки сжимаются опухолевыми:
- Сначала сигнал EGFR/ERK, способствующий выживанию, в здоровых клетках снижается.
- Затем здоровые клетки погибают.
Когда этот же путь искусственно активировали в сжатых здоровых клетках, их гибель предотвращалась, а расширение опухолевых клеток замедлялось.
Почему опухолевые клетки побеждают в этой механической конкуренции? По словам Эдуардо Морено, у опухоли часто есть преимущество: её пути самоустранения (апоптоз) заблокированы мутациями. «Это одна из отличительных черт рака. Помимо большей пролиферативной активности, они более устойчивы к гибели».
Эти результаты делают путь EGFR/ERK ключевым кандидатом в качестве механизма, лежащего в основе механической конкуренции, и указывают на его возможную роль в будущих клинических применениях.
Ромен Левайе заключает: «Предотвращение гибели здоровых клеток, окружающих опухоль, путём поддержания активности пути EGFR/ERK может стать новой терапевтической стратегией для остановки роста опухоли». Дальнейшие исследования покажут, насколько универсален этот механизм и сохраняется ли он у млекопитающих. Это открытие также важно для понимания формирования тканей во время эмбриогенеза и регуляции их размера и формы.