Популяции раковых клеток могут разделяться в пользу метастазирования или противоопухолевого воспаления

Исследование, опубликованное в журнале Nature Cancer, направлено на раскрытие механизмов злокачественной трансформации опухолей. Результаты демонстрируют, что внутри опухолей существуют группы клеток, которые получают инструкции для злокачественного распространения по организму, и другие группы, ответственные за борьбу с раковыми повреждениями.

Глубокое понимание процессов злокачественной трансформации

Лаборатория под руководством Анжелы Ньето в Институте нейронаук (IN) в Аликанте (Испания) в течение 20 лет изучала эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП), который играет ключевую роль в эмбриональном развитии и раке. Этот процесс позволяет клеткам мигрировать и формировать органы и ткани. При раке ЭМП используется для распространения опухолевых клеток и метастазирования, что является причиной более 90% связанных с раком смертей.

Открытие защитных механизмов

Глубокие знания команды Ньето об ЭМП также привели к открытию, что у взрослых этот процесс представляет собой защитный механизм, используемый клетками для восстановления поврежденных тканей. Однако при хроническом повреждении клетки теряют способность к восстановлению, что приводит к фиброзу и дегенерации органов.

Активация противоположных программ

В текущем исследовании ученые IN показали, что при раке активируются как эмбриональные, так и взрослые программы. Эти программы активируются в разных популяциях клеток опухоли, что приводит к внутриопухолевой гетерогенности.

Локализация и функции клеток

Исследователи обнаружили, что клетки, активирующие эмбриональный процесс ЭМП, находятся на периферии опухоли, тогда как клетки, активирующие процесс репарации, концентрируются в центре опухоли. Критический фактор клеточной дедифференцировки, транскрипционный фактор Snail1, играет важную роль в этом процессе.

Взаимодействие факторов

Исследования также показали, что транскрипционный фактор Prrx1 играет решающую роль в траектории диссеминации. Блокирование распространения траектории ЭМП уменьшает метастазирование и способствует включению большего количества клеток в воспалительную траекторию ЭМТ.

Экспериментальные модели

Исследование проводилось с использованием трех мышиных моделей: эмбриональной модели для изучения развития нервного гребня, взрослой модели фиброза почек и модели рака молочной железы. С помощью методов анализа одиночных клеток и компьютерного анализа данных ученые смогли определить все про- и противоопухолевые состояния клеток.

Прогнозы и экспериментальные подтверждения

Используя машинное обучение, ученые сделали прогнозы для определения эволюции раковых клеток, которые затем подтвердили экспериментальными исследованиями на животных моделях. Данные, полученные от животных моделей, могут быть сопоставлены с данными пациента.

Заключение

Исследование подтвердило, что все клеточные состояния, обнаруженные на животных моделях, могут быть идентифицированы в опухолях человека, особенно при тройном негативном раке молочной железы, который имеет худший прогноз. Эти результаты открывают новые возможности для разработки терапевтических стратегий для агрессивных типов рака.

Литература:
Khalil Kass Youssef et al, Two distinct epithelial-to-mesenchymal transition programs control invasion and inflammation in segregated tumor cell populations, Nature Cancer (2024). DOI: 10.1038/s43018-024-00839-5.