Клеточные биологи из Школы медицины Университета Джонса Хопкинса (The Johns Hopkins University School of Medicine) открыли уникальный класс клеток рака молочной железы, управляющий процессом инвазии раковой опухоли в окружающие ее ткани. Так как инвазия является первым этапом процесса метастазирования, ученые, возможно, нашли слабое звено в обороне этой смертельной болезни и новую терапевтическую мишень. Результаты исследования опубликованы он-лайн в журнале Cell.

«Метастазы – самая большая угроза больным раком молочной железы, и мы нашли способ остановить первую часть этого процесса у мышей», – говорит руководитель исследования Эндрю Эвалд (Andrew Ewald), PhD, доцент кафедры клеточной биологии Школы медицины.

До начала метастазирования отдельные клетки на границе опухоли, называемые лидерными, или ведущими, образуют выросты, проникающие в окружающие ткани. Если оцененные ими условия оказываются подходящими, лидерные клетки действуют как проводники: вслед за ними, вторгаясь в здоровую ткань, пределы опухоли покидает множество других раковых клеток. О метастазировании же как таковом можно говорить, если клетке удалось мигрировать в другой орган, например, в легкие, и образовать там новую опухоль.

Начав с идеи о повышенной агрессивности некоторых раковых клеток, доктор Эвалд и его коллеги вырастили мышиные опухоли в специальных 3-D гелях, имитирующих среду, окружающую опухоли молочной железы в организме больных людей. Сотрудник лаборатории Эвалда Кевин Чын (Kevin Cheung), MD, заметил, что раковые клетки проникали в гель группами, причем несколько клеток оказывалось впереди, а остальные следовали за ними.

Стремясь понять молекулярные причины очевидного «лидерства» клеток-инициаторов, доктор Чын искал белки, присутствующие только в клетках-лидерах. Он идентифицировал белок, цитокератин 14 (cytokeratin 14), или K14, вырабатываемый почти всеми лидерными клетками, но очень редко встречающийся в неинвазирующих частях опухоли.

Белок K14 участвует в формировании внутреннего скелета клеток многих типов, придавая им определенную структуру, а также обеспечивает их подвижность.

Как показали дальнейшие эксперименты, лидерные клетки, содержащие К14, широко представлены и в других типах рака молочной железы мышей, независимо от того, насколько эти опухоли предрасположены к инвазии. Но чем более инвазивна опухоль, тем больше в ней клеток с К14.

Повторив эксперименты на опухолях 10 пациентов с раком молочной железы, ученые пришли к тому же выводу: лидерные клетки этих человеческих опухолей также синтезируют К14.

«Наше исследование показывает, что самые агрессивные клетки опухолей молочной железы экспрессируют К14 во всех типах рака молочной железы», – комментирует доктор Чын. «Теперь нам нужно узнать, как убрать эти лидерные клетки из опухолей молочной железы пациентов».

Для инвазии в мышечную ткань мыши (красная) раковая опухоль молочной железы (синия) использует
лидерные клетки (зеленые). (Фото: Kevin Cheung, Cell)

Присутствие К14 в лидерных клетках представляло его участие в процессе инвазии как более чем вероятное, но исследователи все же решили провести дополнительные эксперименты и удостовериться, что это не было простым совпадением.

Они разделили опухоли, удаленные у мышей с раком молочной железы, на экспериментальную и контрольную группы. Обе группы опухолей были подвергнуты воздействию вирусов, доставивших в клетки фрагменты генетического материала. В экспериментальную группу была введена генетическая информация, предотвращающая синтез К14; в контрольную – не оказывающая на клетки никакого влияния. Затем обе группы опухолей были пересажены здоровым мышам – на одну сторону животного была трансплантирована экспериментальная, на другую – контрольная опухоль.

Через некоторое время опухоли были удалены и изучены. Как и ожидалось, в контрольной группе присутствовали лидерные клетки, содержащие K14, проводники активной инвазии опухоли в нормальную ткань. Границы экспериментальных опухолей, в клетках которых не было K14, были гладкими, и инвазии практически не происходило.

«Нужно еще несколько лет исследований, прежде чем мы сможем использовать эти знания, чтобы помочь пациентам с раком молочной железы, но теперь мы знаем, какие из опухолевых клеток наиболее опасны, и знаем некоторые из белков, на которые они полагаются в своем грязном деле», – говорит доктор Эвалд. «Для начала процесса метастазирования достаточно всего несколько лидерных клеток, а им, чтобы возглавить это вторжение, нужен К14».

Белок K14, отмечает ученый, присутствует в клетках многих органов и, следовательно, может играть аналогичную роль в развитии других типов рака.

Оригинальная статья

Collective Invasion in Breast Cancer Requires a Conserved Basal Epithelial Program