Изменения формы клеток могут приводить к метастазированию, а не наоборот

Международная группа учёных из The Methodist Hospital Research Institute, Института исследования рака в Лондоне и Гарвардской медицинской школы сообщает, что ключевым шагом к развитию рака кожи могут быть изменения в генах, контролирующих форму клеток. Результаты опубликованы в Nature Cell Biology.

Используя автоматизированный высокопроизводительный скрининг и сложное компьютерное моделирование, исследователи проанализировали десятки миллионов генетически модифицированных клеток и идентифицировали более десятка генов, влияющих на клеточную форму. Эта работа может привести к лучшему пониманию того, как клетки становятся метастатическими, и в конечном итоге указать на новые мишени для генной терапии рака.

«Мы обнаружили, что, изменяя условия роста клеток для лучшего имитации условий в живом организме, экспрессия генов может оказывать глубокое влияние на форму клеток», — сказал ведущий автор работы Чжэн Инь. — Это важно, поскольку многие биологи-онкологи полагают, что метастазирование частично зависит от способности клеток принимать различные формы, чтобы вырваться из своего окружения и распространиться на здоровые ткани».

Исследование начали с иммунных клеток плодовой мушки — гемоцитов. В нормальных условиях каждый гемоцит принимал лишь одну из пяти чётких форм примерно в 98% случаев. Вопреки устоявшемуся мнению, другие формы и «промежуточные» варианты встречались редко. Это указывает, что гены, контролирующие форму, работают скорее как «выключатели», а не как «медленно закипающий чайник».

Затем группа изучила клетки меланомы человека и мыши, которые также принимают различные формы. Было идентифицировано семь генов, заставляющих клетки становиться особенно округлыми или, наоборот, вытянутыми. Один из этих генов, PTEN, оказывал особенно сильное влияние. При его «выключении» практически все клетки становились либо вытянутыми, либо крупными и округлыми — две формы, которые могут помочь раковым клеткам покинуть опухоль, перемещаться по кровеносным сосудам и внедряться в здоровые ткани. Эта информация о PTEN нова, хотя ген и был ранее известен как супрессор опухолей.

«Увеличение частоты появления округлых и вытянутых клеток даёт метастатическим клеткам преимущество для выживания, которое невозможно получить, приняв только одну форму или обладая высокой пластичностью», — пояснил соавтор Стивен Вонг.

«Клетки должны округляться, чтобы путешествовать по кровотоку или внедряться в мягкие ткани, например, мозг, но они принимают вытянутую форму, чтобы перемещаться по более твёрдым тканям, таким как кость. До сих пор мы почти ничего не знали о том, как клетки принимают ту или иную форму и как переключаются между ними», — добавил соавтор Крис Бакал.

Авторы надеются, что данные исследования будут полезны клеточным биологам и биологам развития, изучающим, как и почему многие типы клеток животных меняют свою форму.