Jak tworzyć i niszczyć przerzutowe komórki rakowe
Nowe badanie zidentyfikowało sposób na zakłócanie działania komórek rakowych i zapobieganie ich przerzutom. Klucz leży w wyłączeniu zdolności komórki do wyrzucania śmieci.
Jednym z najtrudniejszych aspektów raka jest jego zdolność do przerzutów.
Komórki rakowe mogą oderwać się od swojej obecnej pozycji, przemieszczać się po ciele i zacząć namnażać się w nowych, odległych miejscach.
Przerzuty utrudniają znalezienie i leczenie guzów. Ponieważ przerzuty są tak kluczowym obszarem badań nad rakiem, naukowcy włożyli wiele pracy, aby zrozumieć, w jaki sposób rak to robi.
Niedawne badanie, przeprowadzone przez dr Michaela J. Morgana na University of Colorado Cancer Center w Aurora, dodaje nowe szczegóły do i tak już złożonego obrazu. Wyniki zostały opublikowane w Materiały z National Academy of Sciences.
Naukowcy byli szczególnie zainteresowani usuwaniem śmieci komórkowych. Morgan wyjaśnia, dlaczego tak jest, mówiąc: „Komórki z silnymi przerzutami opuszczają swój szczęśliwy dom i są obciążone tym stresem. Jednym ze sposobów, w jaki komórka jest w stanie radzić sobie ze stresem, jest usuwanie odpadów komórkowych lub uszkodzonych komponentów komórki i ich recykling ”.
Jeśli ktoś zakłóci ten proces recyklingu, przerzuty mogą zostać zablokowane.
„Kiedy wyłączymy aktywność struktur komórkowych zwanych lizosomami”, mówi Morgan, „których komórka używa do tego recyklingu, komórki przerzutowe nie są w stanie przetrwać tych stresów”.
Ważny w tym recyklingu jest autofagia, naturalny proces, w którym komórka rozkłada się i poddaje recyklingowi wadliwe części komórki.
Morgan i Andrew Thorburn - którzy pomogli w ostatnich badaniach - są uważani za ekspertów w dziedzinie autofagii. Zaangażowany był także dr Dan Theodorescu, ekspert od przerzutów.
Proces autofagii
Autofagia jest niezbędna do przetrwania zarówno zdrowych, jak i złośliwych komórek. Mówiąc najprościej, autofagia zaczyna się, gdy komórkowe „śmieci” otoczone są kulistą strukturą zwaną autofagosomem.
Ta podwójna membrana przenosi śmieci przez cytoplazmę, aż dociera do pakietu niszczących enzymów zwanych lizosomami. Autofagosom łączy się z lizosomem, a zawartość ulega zniszczeniu.
Majstrując przy tym procesie, Morgan i zespół odkryli sposoby wpływania na zdolność komórki rakowej do tworzenia przerzutów.
„Zaskakujące było” - mówi Morgan - „że to nie sam proces autofagii był szczególnie ważny dla komórki z przerzutami. Jeśli zahamujesz autofagię na wczesnym etapie, możesz zmniejszyć wzrost komórek zarówno z przerzutami, jak i bez przerzutów ”.
„Ale jeśli zablokujesz lizosomalną funkcję autofagii w późnym stadium, uderzy ona o wiele mocniej w te komórki przerzutowe i one faktycznie umrą”.
Dr Michael J. Morgan
Innymi słowy, kiedy zespół zablokował autofagię poprzez jej genetyczne wyłączenie, cierpiały zarówno komórki z przerzutami, jak i bez przerzutów. Jednak kiedy zahamowali autofagię i lizosomy lekiem chlorochiną, komórki bez przerzutów zostały nieco spowolnione, ale komórki przerzutowe zostały całkowicie zniszczone.
„Było coś w lizosomach, co było specyficzne dla tych komórek przerzutowych” - mówi Thorburn.
Dlaczego lizosomy są tak ważne?
Następnie naukowcy chcieli zgłębić i dokładnie zrozumieć, dlaczego lizosomy są tak niewiarygodnie ważne w tworzeniu przerzutów do komórek rakowych. Aby to zrobić, opracowali komórki odporne na chlorochinę.
Wymagało to wzrostu komórek przerzutowych wraz z niewielkimi ilościami chlorochiny. Większość komórek obumarła, ale te, które przeżyły, były utrzymywane i hodowane ponownie z chlorochiną. Ponieważ dzielili się wiele razy, każde kolejne pokolenie stawało się coraz bardziej odporne na chlorochinę.
Jednak gdy komórki stopniowo stawały się oporne, traciły zdolność do tworzenia przerzutów.
Jak wyjaśnia Morgan: „Drzwi otwierają się w obie strony: kiedy wybraliśmy komórki odporne na chlorochinę, nie dawały one przerzutów. A kiedy wybraliśmy komórki, które dawały przerzuty, nabrały wrażliwości na chlorochinę. Przestały rosnąć i umarły, ponieważ nagle zaczęły polegać na działaniu lizosomalnym, które odbiera chlorochina ”.
To odkrycie może być przydatne w leczeniu raka. Theodorescu podaje przykład, mówiąc: „Jeśli pacjent miał raka pęcherza i podaliśmy chlorochinę, załóżmy, że niektóre komórki rakowe stały się oporne na chlorochinę”.
„Na podstawie naszych badań spodziewalibyśmy się, że nawet jeśli oporne komórki zaczną ponownie rosnąć, nie będą już dawać przerzutów. Może to przynieść korzyści kliniczne pacjentowi ”.
Wreszcie, naukowcy odkryli, że białko o nazwie ID4 wydaje się ważne w tym procesie. Komórki z niższymi poziomami ID4 były wrażliwe na chlorochinę i dawały przerzuty; osoby z wyższymi poziomami ID4 były mniej przerzutowe i oporne na chlorochinę.
Jest możliwe, że ID4 można wykorzystać jako marker do przewidywania wyników leczenia. W rzeczywistości wiadomo już, że wyższe poziomy ID4 pozwalają przewidywać lepsze wyniki w przypadku raka pęcherza, piersi i prostaty.
Obecnie istnieje duże zainteresowanie inhibitorami autofagii do stosowania w leczeniu raka; badanie to dostarcza interesującego wglądu i bez wątpienia zainspiruje do dalszych badań.
