Коллектив ученых Московского физико-технического института разработал метод, позволяющий с высокой точностью выявлять наиболее агрессивные раковые клетки — так называемых клеточных лидеров, которые играют ключевую роль в формировании метастазов. Результаты исследования опубликованы в специальном выпуске журнала Life, посвященном нанотехнологиям в онкологии. Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда.
Метастазы остаются главной причиной смертности при большинстве онкологических заболеваний. Например, при раке молочной железы пятилетняя выживаемость при локализованной опухоли может превышать 70%, тогда как при метастатическом процессе она падает до однозначных значений. Поэтому одна из центральных задач современной онкологии — научиться заранее определять, насколько высок риск распространения опухоли.
В большинстве солидных опухолей, включая рак груди, метастазирование происходит не за счет одиночных клеток, а через коллективную миграцию. Клетки сохраняют контакты друг с другом и движутся группой, во главе которой находятся особые «лидеры». Именно они прокладывают путь через окружающие ткани, создавая механические усилия и формируя направление движения всей опухолевой массы. Ученые МФТИ показали, что такие клетки-лидеры обладают сразу двумя характерными признаками. Во-первых, они значительно активнее поглощают флуоресцентные наночастицы. Во-вторых, их внутренний «каркас» — цитоскелет — организован гораздо более упорядоченно, чем у остальных клеток опухоли.
Исследователи связали эти два свойства между собой. Клеточные лидеры активно используют актомиозиновый аппарат — систему белков, отвечающую за сократимость и движение клетки. Этот же аппарат задействован в эндоцитозе, то есть в захвате частиц из внешней среды. Именно поэтому лидеры коллективной миграции оказываются особенно «жадными» до наночастиц, которые фактически становятся для них своеобразной меткой.
Чтобы подтвердить различия на структурном уровне, ученые визуализировали актиновый цитоскелет с помощью фаллоидина — вещества, избирательно связывающегося с актиновыми нитями. Анализ изображений показал, что у лидеров волокна актина выстроены преимущественно в одном направлении и обладают высокой анизотропией, тогда как у менее агрессивных клеток структура цитоскелета остается хаотичной.
Авторы подчеркивают, что обнаруженная комбинация свойств — высокая способность к поглощению наночастиц и упорядоченный цитоскелет — формирует уникальную механобиологическую сигнатуру самых опасных клеток опухоли. Это делает их перспективной мишенью для таргетной терапии.
В дальнейшем тот же механизм, который позволяет «подсвечивать» лидеров наночастицами, может быть использован для адресной доставки лекарств. Если удастся selectively воздействовать именно на клетки, задающие движение метастазов, эффективность противоопухолевого лечения может существенно возрасти.
Важное преимущество подхода в том, что он основан не на генетических маркерах, а на универсальных физических и механических свойствах клеток. Это делает метод потенциально применимым для разных типов опухолей и позволяет выявлять опасные клеточные популяции даже внутри сильно неоднородных опухолей.
Ранее мы рассказывали, что в МГУ исследовали способ защиты плода в утробе от действия алкоголя.
