Раковые клетки размягчаются по мере метастазирования — исследование

В новом исследовании, опубликованном в журнале Journal of Biomechanics, ученые из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology) обнаружили, что циркулирующие опухолевые клетки становятся мягче, поскольку они выходят из кровеносного сосуда и проталкиваются через его стенку, а затем размножаются, образуя метастазы в другом месте организма.

Актуальность вопроса

Когда раковые клетки метастазируют, они зачастую перемещаются с кровотоком в удаленную ткань или орган, откуда затем ускользают, продвигаясь через стенку кровеносного сосуда и попадая в место метастазирования. Опухолевые клетки становятся намного мягче по мере того, как они подвергаются этому процессу. Полученные данные свидетельствуют о том, что препараты, предотвращающие размягчение раковых клеток, потенциально могут замедлить или остановить метастазирование.

После того, как опухолевые клетки попадают в кровоток, они переносятся в другое место в организме, где они подвергаются процессу, называемому трансэндотелиальной миграцией. Это происходит, когда клетки сжимаются между двумя соседними эндотелиальными клетками (клетками, составляющими кровеносные сосуды), входят в ткань и начинают размножаться.

Материалы и методы исследования

Ученые изучили  этот процесс с помощью микроскопической модели кровеносных капилляров, имитируя как раковые клетки пробираются через стенку кровеносных сосудов в окружающий внеклеточный матрикс. Авторы исследования решили проверить свою гипотезу о том, что клетки становятся мягче во время трансэндотелиальной миграции, что облегчает им проталкивание через небольшие промежутки между эндотелиальными клетками. Чтобы изучить эту возможность, исследователи создали трехмерную модель ткани выстилки кровеносного сосуда. Модель содержит слой эндотелиальных клеток поверх слоя коллагенового геля, который имитирует внеклеточный матрикс. Исследователи поместили 3 разных типа агрессивных метастатических опухолевых клеток — клетки рака легких, клетки рака молочной железы и клетки меланомы — на эндотелиальный слой и измерили механические свойства клеток, когда они проходят через слизистую оболочку. 

Многие из существующих методов измерения жесткости клеток, включая атомно-силовую микроскопию, требуют физического контакта с клетками, который может изменить механические свойства клеток. Чтобы избежать такого рода помех, исследователи решили использовать 2 оптических метода, которые не требуют контакта с исследуемыми клетками, а также позволяют проводить измерения ядра клетки. Первый из этих оптических методов, известный как конфокальная микроскопия Бриллюэна, может выявить, как механические свойства клетки меняются с течением времени в трехмерной среде. Этот метод измеряет, как свет рассеивается, когда он взаимодействует с колебаниями плотности внутри материала, которые коррелируют с жесткостью материала. Второй метод, известный как количественная фазовая микроскопия с конфокальной отражательной способностью, измеряет тепловые флуктуации клеточной мембраны и ядерной мембраны. Более мягкие мембраны имеют большие колебания, а более жесткие мембраны — меньшие колебания.

Результаты научной работы

Используя эти 2 метода, исследователи обнаружили, что все типы раковых клеток, которые они изучали, становились значительно мягче, когда они проходили через стенку моделируемого кровеносного сосуда. В целом клетки рака легких, кожи и молочной железы размягчились на 30, 20 и 20% соответственно. Ядра этих клеток размягчились на 32, 21 и 25% соответственно. Это размягчение началось через 2-3 часа после начала миграции клеток (процесс, также известный как экстравазация), и клетки все еще были мягкими при измерении через 24 часа. Исследователи предполагают, что эти размягченные клетки могут также биологически отличаться от клеток исходной опухоли, что делает их устойчивыми к обычным химиотерапевтическим средствам. Размягчение помогает опухолевым клеткам выжить, мигрировать дальше в новое место для создания  вторичного метастаза. Остается неизвестным, что заставляет клетки становиться мягче, но исследователи предполагают, что это может быть вызвано изменениями в структуре хроматина, состоящего из ДНК и белков, который находится в ядре.

Исследователи надеются, что их работа может привести к разработке новых лекарственных препаратов, которые смогут препятствовать размягчению клеток и, таким образом, предотвращать метастазирование.

Авторы другого исследования утверждают, что раковые клетки полагаются на первичный энергетический путь размножения и метастазирования.

Приглашаем подписаться на наш канал в Яндекс Дзен


Добавьте «Medical Insider» в любимые источники Яндекс Новости


Поделиться с друзьями

Учредитель сетевого издания (Medical Insider), главный редактор, автор статей.Врач ультразвуковой диагностики в СЗЦДМ, г. Санкт-ПетербургE-mail для связи - info@medicalinsider.ru

Оцените автора
( Пока оценок нет )