Rak: Naukowcy ujawniają, jak wzmocnić radioterapię
Naukowcy niedawno zidentyfikowali szlak molekularny, który łączy ruch ośrodków wytwarzających energię lub mitochondriów w komórkach nowotworowych z opornością na radioterapię. To, jak mówią, może prowadzić do ulepszonych metod leczenia raka.
Chociaż wcześniejsze badania wykazały już, że ścieżka - zwana Arf6-AMP1-PRKD2 - odgrywa kluczową rolę w inwazyjności raka, jej związek z opornością na leczenie pozostał niejasny.
Badając agresywne komórki raka piersi, naukowcy z Uniwersytetu Hokkaido w Japonii odkryli, że Arf6-AMP1-PRKD2 kontroluje ruch mitochondriów wewnątrz komórek.
Niedawny artykuł opublikowany w czasopiśmie Nature Communications opisuje swoją pracę.
Szlak ten umożliwia mitochondriom „rozproszenie” i przemieszczanie się w kierunku obwodu komórek, co zwiększa inwazyjność raka.
Zespół zauważył, że zablokowanie ścieżki spowodowało, że struktury wytwarzające energię zgromadziły się w centrum komórek. Tam mitochondria zaczęły produkować i uwalniać nadmierne ilości niestabilnych cząsteczek bogatych w tlen, znanych jako reaktywne formy tlenu (RFT).
Cząsteczki RFT są obosiecznym mieczem w przypadku raka; do pewnego poziomu sprzyjają inwazyjności raka, ale gdy są zbyt duże, zabijają komórki rakowe.
ROS, ruch mitochondriów i integryna
Jednym z powodów, dla których radioterapia - wykorzystująca promieniowanie jonizujące - może zmniejszyć lub wyeliminować guzy, jest zwiększenie produkcji RFT w komórkach nowotworowych.
Jednak niektóre nowotwory stają się oporne na radioterapię i inne terapie, które działają poprzez zwiększenie RFT w komórkach rakowych, ponieważ komórki rozwijają tolerancję na cząsteczki.
Badanie nie jest pierwszym, w którym zauważono, że mitochondria poruszają się wewnątrz komórek. Wiadomo, że ruch ten zachodzi w różnych okolicznościach. Na przykład, gdy białe krwinki poruszają się w kierunku celu - takiego jak patogen lub potencjalnie szkodliwy czynnik - ich mitochondria gromadzą się na tylnych końcach.
Z drugiej strony, w inwazyjnych komórkach rakowych „elektrownie” gromadzą się w przednim obrzeżu komórki.
Wydaje się, że białko zwane integryną jest również zaangażowane w inwazyjność raka. Białko normalnie znajduje się w błonie komórkowej i pomaga przyczepić komórkę do macierzy substancji otaczającej komórki i utrzymującej razem tkanki.
Nowe badanie przyjrzało się dokładniej, w jaki sposób RFT, dynamika mitochondrialna w komórkach i integryna mogą być połączone z inwazyjnym rakiem.
Badanie związku w inwazyjnym raku
Badacze przeprowadzili szereg eksperymentów na inwazyjnych komórkach raka piersi. Śledzili produkcję RFT i ruch mitochondriów w komórkach, znakując różne cząsteczki markerami fluorescencyjnymi.
Następnie zablokowali pewne cząsteczki związane z inwazyjnością raka i zaobserwowali, co się stało z tymi mechanizmami. W ten sposób zidentyfikowali szlak Arf6-AMP1-PRKD2.
Wyniki ujawniły, że szlak ten pomagał w recyklingu integryny w komórce rakowej, powodując, że tworzy ona „kompleks adhezyjny” w błonie komórkowej. Ostatecznie wywołało to ruch mitochondriów do krawędzi komórki.
Zablokowanie ścieżki spowodowało jednak, że mitochondria gromadziły się w środku komórki rakowej zamiast na jej krawędzi, co zmniejszyło inwazyjność.
Zespół wykazał następnie, że to gromadzenie się w centrum doprowadziło mitochondria do produkcji nadmiernych ilości cząsteczek RFT, które zabijały komórki.
Zdaniem autorów „Odkrycia te wskazują na nowe powiązanie molekularne między ruchami komórek a dynamiką mitochondriów, które wydaje się mieć kluczowe znaczenie zarówno dla aktywności inwazyjnej, jak i tolerancji na ROS wysoce inwazyjnych nowotworów”.
Wnioskują:
„Nasze odkrycia mogą również prowadzić do nowatorskich strategii poprawy skuteczności terapii przeciwnowotworowych z udziałem RFT, takich jak [radioterapia]”.
