Исследователи под руководством сотрудников Международного центра генной инженерии и биотехнологии (ICGEB) в Италии предположили, что защитный механизм связан с механической нагрузкой — постоянными сокращениями и расслаблениями сердечной мышцы, которая непрерывно качает кровь. Чтобы проверить эту гипотезу, они провели серию экспериментов.
Команда пересадила донорское сердце мыши в область шеи другой мыши. Это пересаженное сердце получило кровоснабжение, но не перекачивало кровь механически, то есть не испытывало той же постоянной нагрузки, что и работающее сердце. Затем в оба сердца (родное бьющееся и пересаженное) ввели раковые клетки. Результат оказался разительным: в пересаженном (ненагруженном) сердце опухолевые клетки распространялись агрессивно, тогда как в родном бьющемся сердце рак заместил лишь около 20% ткани.
Чтобы понять, что происходит на клеточном уровне, ученые создали искусственную ткань сердца (ИТС) в лаборатории. Они варьировали механическую нагрузку на эту ткань, растягивая ее и изменяя давление, и наблюдали за ростом клеток рака легкого человека. Чем большее давление они прилагали к ИТС, тем медленнее размножались раковые клетки. «Механические силы в бьющемся сердце защищают его от рака, останавливая пролиферацию раковых клеток», — пишут авторы.
Анализ образцов пациентов, у которых рак дал метастазы в сердце, в сравнении с опухолями в других органах, выявил ключевого посредника — белок Nesprin-2. Он работает как механочувствительный датчик. Когда сердечная мышца сжимается, Nesprin-2 ощущает давление и передает механический сигнал в ядро клетки. В ответ меняется упаковка ДНК в структуре, называемой хроматином: она становится менее компактной, что позволяет клетке легче «считывать» и активировать гены, которые замедляют рост раковых клеток.
Когда исследователи «выключили» ген, кодирующий Nesprin-2, в раковых клетках, те потеряли способность чувствовать механическое давление и начинали активно расти и размножаться. «Nesprin-2 — это ключевая молекула, которая чувствует эти силы и переводит их в снижение пролиферации клеток», — заключают авторы.
Клиническое применение открытия — вопрос отдаленного будущего. Однако оно предлагает новый подход, который стоит проверить: если ученые смогут имитировать эти механические силы с помощью лекарств или технологий, возможно, удастся останавливать раковые клетки на месте, не давая им размножаться. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Science.
Ранее Наука Mail рассказывала, как развиваются раковые заболевания крови.
