Исследователи из Онкологического центра им. Джона Хопкинса Киммела (Johns Hopkins Kimmel Cancer Center), используя раковые клетки молочной железы человека и мышиных моделей, обнаружили новые доказательства того, что опухолевые клетки выживают, подвергаясь кислородному голоданию. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Актуальность проблемы
Гипоксия наблюдается у 90% пациентов с онкологическими заболеваниями, и, как известно, оказывает неблагоприятное влияние на прогноз пациента. Однако мало что известно о том, как опухолевые клетки изменяются в ответ на низкое содержание кислорода.
Средняя концентрация кислорода в ткани молочной железы составляет порядка 6-8%, в то время как опухоли молочной железы имеют градиент концентрации кислорода менее 1%.
Материалы и методы исследования
В рамках исследования ученые разработали экспериментальную систему, которая использует кислород в качестве переключателя, чтобы опухолевые клетки «загорались» флуоресцентным маркером после того, как они подвергались воздействию низких концентраций кислорода — 0,5% или менее, сопоставимые с уровнями, измеренными в опухолях человека.
Результаты научного исследования
Эксперименты по картированию клеток в двух- и трехмерных лабораторных тканевых системах и на мышиной модели показали, что раковые клетки, подверженные воздействию низких уровней кислорода или гипоксии, имеют в четыре раза большую вероятность стать жизнеспособными циркулирующими опухолевыми клетками — и, вероятно, распространяться в отдаленные ткани — чем в нормальных кислородных условиях.
«Наши результаты также показывают, что у этих постгипоксических клетках вероятность образования метастазов в легких в шесть раз выше, что свидетельствует о том, что кислородное голодание усиливает их метастатические способности», — комментирует автор исследования Даниэль Гилкс (Daniele Gilkes).
Ученые также определили паттерн генетической экспрессии в постгипоксических клетках, который помогает клеткам пережить окислительный стресс, когда они попадают в кровоток.
«Раковые клетки имеют тенденцию становиться более агрессивными, поскольку они приспосабливаются к низким уровням кислорода», — резюмирует Гилкс. — «Но мы были удивлены, обнаружив, что клетки, подвергшиеся гипоксии в первичной опухоли, сохраняли свои агрессивные свойства, даже когда они подвергались переокислению в крови».
В будущем исследователи предполагают, что уникальные свойства гипоксических клеток могут быть использованы в качестве биомаркеров для выявления пациентов с риском метастазирования или могут быть направлены непосредственно на терапию для предотвращения или ограничения метастазирования.
Исследователи в дальнейших экспериментах намерены изучить, являются ли постгипоксические опухолевые клетки в метастатических участках более устойчивыми к химиотерапии, чем другие клетки, и будет ли нацеливание на эти постгипоксические клетки полезным для лечения пациентов с метастатическим раком.
Авторы другого исследования изучают, связан ли рак молочной железы с подмышечными лимфатическими узлами.
Врач кардиолог, терапевт, врач функциональной диагностики АО «СЗЦДМ» (г. Санкт-Петербург), редактор и автор статей
