Новое исследование Memorial Sloan Kettering дает новое представление о биологических механизмах, которые отдельные раковые клетки используют для метастазирования в мозг. Исследование, опубликованное в выпуске Cell от 27 февраля, показало, что опухолевые клетки, которые достигают мозга и успешно превращаются в новые опухоли, охватывают капилляры и экспрессируют специфические белки, которые преодолевают естественную защиту мозга от метастатической инвазии.
Метастазирование, процесс, который позволяет некоторым раковым клеткам отделяться от исходной опухоли и укореняться в другой ткани, является наиболее частой причиной смерти людей от рака. Метастатические опухоли головного мозга в десять раз чаще, чем первичный рак головного мозга.
Тем не менее, большинство опухолевых клеток умирают, прежде чем они смогут укорениться в головном мозге, который лучше, чем большинство органов, защищен от колонизации циркулирующими опухолевыми клетками. Чтобы зародиться в головном мозге, раковая клетка должна выйти из своей опухоли, попасть в кровоток и пересечь плотно упакованные кровеносные сосуды, называемые гематоэнцефалическим барьером. До сих пор было проведено мало исследований того, как развиваются метастатические опухоли головного мозга, но предыдущие эксперименты на мышах, которые визуализировали метастатические клетки рака груди с течением времени, показали, что из тех раковых клеток, которые попадают в мозг, выживает менее одной из 1000.
"Мы не знали, почему умирает так много этих клеток," говорит Джоан Массаге, доктор философии, директор Института Слоана Кеттеринга и старший автор исследования. "Что их убивает? И как отдельные клетки выживают в этом уязвимом состоянии – иногда скрываясь в мозгу годами – чтобы в конечном итоге порождать новые опухоли?? Что поддерживает эти редкие клетки и где они прячутся?"
В исследовании Cell доктор. Массаге вместе с научным сотрудником Мануэлем Валиенте, доктором философии, и другими членами команды обнаружили, что в мышиных моделях рака груди и легких – двух типов опухолей, которые часто распространяются в мозг – многие раковые клетки, попадающие в мозг, убиваются астроцитами. Эти клетки-киллеры, наиболее распространенный тип клеток головного мозга, секретируют белок, называемый лигандом Fas.
Когда раковые клетки сталкиваются с этим белком, они начинают самоуничтожаться. Исключительные раковые клетки, которые покидают астроциты, делают это, производя белок под названием Серпин, который действует как своего рода противоядие от сигналов о смерти, посылаемых в них ближайшими астроцитами.
После визуализации вызывающих метастатических клеток в мозгу мышей исследователи заметили, что клетки, которые смогли выжить, выросли на кровеносных капиллярах, причем каждая клетка плотно прилипала к своему сосуду "как медведь панда обнимает ствол дерева," Доктор. Массаге говорит. Они обнаружили, что опухолевые клетки производят белок, который действует как липучка, прикрепляя клетки к внешней стенке кровеносного сосуда.
"Это объятие явно необходимо," Доктор. Массаге объясняет. "Если опухолевая клетка отделяется от своего сосуда, она погибает под действием ближайших астроцитов. Оставаясь на месте, он получает питание и защиту, и в конечном итоге может начать делиться, образуя оболочку вокруг сосуда."
Под микроскопом исследователи наблюдали, как эти оболочки раковых клеток вокруг кровеносных капилляров превращаются в крошечные шарики, которые в конечном итоге превратились в опухоли. "Однажды увидев это изображение, вы никогда не забудете его," Доктор. Массаге говорит.
Факторы выживаемости опухолевых клеток, выявленные в этом исследовании, однажды могут быть нацелены на лекарственные препараты, чтобы еще больше снизить риск метастазирования у людей. Доктор. Массаге особенно интересуется способностью опухолевых клеток обнимать кровеносные сосуды, поскольку он подозревает, что такое поведение может иметь важное значение для выживания метастатических раковых клеток не только в головном мозге, но и в других частях тела, где может произойти метастатический рост опухоли.
"Большинство онкологических больных действительно подвержены риску распространения опухоли на несколько участков," Доктор. Ноты Massagué. Например, рак груди может метастазировать в кости, легкие и печень, а также в мозг. "На что мы можем смотреть," он добавляет, "это будущий способ предотвратить метастазирование во многие органы одновременно" использование лекарств, которые заставляют опухолевые клетки отпускать кровеносные сосуды, за которые они цепляются.