Элементы Элементы большой науки

Поставить закладку

Напишите нам

Карта сайта

Содержание
Энциклопедия
Новости науки
LHC
Картинка дня
Библиотека
Видеотека
Книжный клуб
Задачи
Масштабы: времена
Детские вопросы
Плакаты
Научный календарь
Наука и право
ЖОБ
Наука в Рунете

Поиск

Подпишитесь на «Элементы»



ВКонтакте
в Твиттере
в Фейсбуке
на Youtube
в Instagram



Библиотека

 
Ли Биллингс
«5 000 000 000 лет одиночества». Глава из книги


А. Панчин
«Сумма биотехнологии». Глава из книги


И. Левонтина
«О чем речь». Главы из книги


Ч. Уилан
«Голая статистика». Главы из книги


Интервью М. Гельфанда с С. Шлосманом
«Замечательная статья» значит только то, что она содержит замечательный результат


П. Лекутер, Д. Берресон
«Пуговицы Наполеона». Глава из книги


Д. Вибе
Телескопы с жидкими линзами: как это работает


А. Паевский
Ближайший космос. Быстрее. Лучше. Дешевле


Р. Фишман
Прионы: смертоносные молекулы-зомби


Д. Мамонтов
Торий: спасет ли он планету от энергетического кризиса?







Главная / Новости науки версия для печати

При развитии раковой опухоли клеткам необходимо мигрировать


Из нескольких белков, участвующих в канцерогенезе, только ERBB2 вызывает развитие опухоли из одной клетки в 3D-культурах

Рис. 1. Из нескольких белков, участвующих в канцерогенезе, только ERBB2 вызывает развитие опухоли из одной клетки в 3D-культурах. Полученная опухоль переползает в просвет «дольки». Длина масштабной линейки 10 μм. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Развитие раковой опухоли может начаться с одной-единственной ненормальной клетки, окруженной абсолютно добропорядочными и безобидными соседями. Эти соседние клетки постоянно выделяют определенные вещества, которые регулируют правильную жизнедеятельность ткани и подавляют в ней всякую онкогенную активность. Каким же образом мутантной клетке-«преступнице» удается дать начало опухоли в таком «приличном окружении»? Клеточные биологи из Гарвардской медицинской школы скрупулезно изучили эту проблему. Их результаты не только проливают свет на молекулярные механизмы начальных этапов рака, но и могут помочь в пресечении развития опухолей.

Для своих экспериментов ученые использовали трехмерные органотипические культуры — то есть клеточные культуры, которые не распластаны на чашке, а имеют шарообразную форму с полостью посередине и состоят из более или менее дифференцированных клеток (такие трехмерные структуры еще называют «дольками»). С этими культурами приходится много возиться, зато они больше похожи на настоящую ткань, и клеточные и молекулярные события, происходящие в них, гораздо ближе к тем, что происходят в живом организме.

Схема эксперимента была проста. Исследователи заставили небольшую часть (менее 0,5%) клеток культуры экспрессировать различные «подозрительные» белки (то есть те, которые участвуют в начальных стадиях канцерогенеза) и стали смотреть, экспрессия какого из них приведет к развитию опухоли. Среди этих белков были, можно сказать, «звезды»: знаменитый транскрипционный фактор Myc, который регулирует экспрессию около 15% всех человеческих генов и замечен в запуске множества разных опухолей, а также представитель обширного семейства циклинов — циклин D1 (см. cyclin D1), который занимается регулировкой клеточного цикла и чья неправильная активность тоже может быть причиной рака.

Тем удивительнее оказались результаты. Эти «преступные» молекулы в данном случае были совершенно невинны, поскольку экспрессирующие их клетки не показывали характерного для раковых опухолей клонального роста, а спокойно и бездеятельно сидели на своем месте, практически ничем не отличаясь от контроля.

Тогда исследователи заставили клетки экспрессировать ERBB2 — клеточный рецептор, который часто бывает оверэкспрессирован при некоторых видах рака груди. И вот тут картина была совсем другой: нагруженные ERBB2 клетки стремительно начинали делиться, давая начало опухолеподобным образованиям (рис. 1). При этом «опухоль» всегда переползала внутрь полости дольки (рис. 2) — это напоминает поведение настоящих раковых опухолей груди на ранних стадиях: они тоже всегда лезут в просвет железы. Причем блокировка клеточного деления, остановив рост опухоли, никак не влияла на ее перемещение. Это говорит о том, что миграция опухоли регулируется независимо от ее роста, хотя и запускается, видимо, всё тем же ERBB2.

Опухоль мигрирует в просвет дольки

Рис. 2. Опухоль мигрирует в просвет «дольки» (нижний ряд), в то время как контроль остается на месте (верхний ряд). Белые цифры в правом нижнем углу каждой картинки обозначают время в часах после индукции онкогена. Длина масштабной линейки 10 μм. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Столь однообразное поведение полученных опухолей свидетельствовало о том, что их развитие — процесс четко и жестко регулируемый. А раз так — можно было покопаться в каскадах, вызываемых экспрессией ERBB2, и разобраться с тем, какие процессы онкогенеза от чего зависят и нет ли какого-нибудь способа эти процессы остановить.

Опухоль развивается, когда клетки экспрессируют и myrAKT1. и MT1-MMP

Рис. 3. Опухоль развивается, когда клетки экспрессируют и myrAKT1 (myrAKT1 — это постоянно активная форма AKT1 — одного из белков упомянутого в тексте PI(3)K-пути), который индуцирует ненормальное клеточное деление, и MT1-MMP, одну из матриксных металлопротеиназ, вызывающую миграцию клеток (правая верхняя картинка). Экспрессия этих белков по отдельности либо использование Myc вместо myrAKT1 не вызывают развития опухоли. Иными словами, для появления опухоли необходимы и активация клеточного деления, и миграция ненормальных клеток. Длина масштабной линейки 10 μм. Изображение из обсуждаемой статьи в Nature

Экспрессия ERBB2 в клетке запускает два важных каскада реакций — MAPK-путь (см. MAPK/ERK pathway) и PI(3)K-путь (см. PI3K/AKT/mTOR pathway). Исследователи попробовали заблокировать каждый из этих путей, чтобы посмотреть, какой из них обеспечивает миграцию опухоли. Результаты скорее говорили в пользу MAPK-пути. Ученым даже удалось заставить клетки мигрировать, просто запустив в них экспрессию одного из белков этого пути. Клетки только перемещались, никакого ненормального деления, приводящего к росту опухоли, не наблюдалось. Однако когда ученые на самом раннем этапе заблокировали миграцию онкогенной клетки в просвет дольки, клетки перестали ненормально делиться, и рост опухоли остановился. В то же время, блокировка перемещения клеток на несколько дней позже уже не оказывает никакого влияния на развитие опухоли. Иными словами, существует такой момент, когда для развития опухоли необходимо, чтобы клетки не только неистово делились, но и могли беспрепятственно мигрировать (рис. 3).

Вообще-то считается, что миграция опухолевых клеток — это защитный механизм, «прогоняющий» ненормальные клетки прочь из эпителия. Однако полученные результаты свидетельствовали, что на определенном этапе эта миграция может к тому же обеспечить деление опухолевых клеток. Дальнейшие эксперименты показали, что миграция не столько сама по себе влияет на рост опухоли, сколько облегчает его, «выпуская» ненормальные клетки из подавляющего их активность окружения. В свете этого становится понятней механизм, по которому развитие опухоли может начаться после механического повреждения целостности ткани (например, из-за ссадин или царапин) — структура ткани испорчена, процессы сбиты, межклеточные связи нарушены, и вот тут-то онкогенная клетка пускается в бесконтрольное деление. Кстати, представьте себе, насколько же сильно нормальная эпителиальная ткань подавляет в себе всякую онкогенную активность, если даже такие «монстры», как Myc, не могут ее перебороть.

А вообще-то, исследование межклеточных взаимодействий и миграций на культурах клеток — дело очень тонкое и неоднозначное. Хотя 3D-культуры и являются одной из наиболее корректных моделей реальной ткани, но и они имеют слишком большое количество допущений и ограничений. Вполне возможно, что полученные результаты, какими бы блестящими они ни были, окажутся всего лишь слабым (и, может быть, искаженным) отражением того, что происходит на самом деле. Так или иначе, тема явно требует дальнейших исследований.

Источник: Cheuk T. Leung, Joan S. Brugge. Outgrowth of single oncogene-expressing cells from suppressive epithelial environments // Nature. 2012. V. 482. Pp. 410–413.

Вера Башмакова


Комментарии (7)



Последние новости: Молекулярная биологияВера Башмакова

10.06
Удалось выяснить, почему рак может уснуть и проснуться через много лет
12.04
Рибоза и другие сахара могут синтезироваться в частицах межзвездного льда под действием ультрафиолетового излучения
1.04
Ботаники вырастили опаловые цветы
19.02
Протеинкиназа М-дзета «закрыта»?
12.01
Локализацию метастазов определяют интегрины опухолевых экзосом
10.09
Родственные интернейроны у эмбрионов мышей расселяются по переднему мозгу независимо друг от друга
31.08
Серотонин матери определяет тип поведения молодой улитки
13.08
Белок глипикан-1 в экзосомах — перспективный маркер для ранней диагностики рака поджелудочной железы
30.07
Фермент лизилоксидаза создает в костях «ниши» для метастазов
16.07
Антитела к тау-белку смягчают последствия черепно-мозговых травм

Научная картинка дня


Новости науки по темам: антропология, археология, астрономическая научная картинка дня, астрономия, биология, биотехнологии, генетика, геология, затмения, информационные технологии, космос, лингвистика, математика, медицина, нанотехнологии, наука в России, наука и общество, Нобелевские премии, палеонтология, Первое апреля, психология, технологии, физика, химия, эволюция, экология, энергетика, этология

Новости науки по авторам: Валентин Анаников, Дарья Баранова, Вера Башмакова, Александр Бердичевский, Максим Борисов, Варвара Веденина, Александр Венедюхин, Михаил Волович, Михаил Гарбузов, Алексей Гиляров, Дмитрий Гиляров, Сергей Глаголев, Евгений Гордеев, Николай Горностаев, Владимир Гриньков, Дмитрий Дагаев, Юрий Ерин, Анастасия Еськова, Дмитрий Жарков, Андрей Журавлёв, Дмитрий Замолодчиков, Игорь Иванов, Вячеслав Калинин, Павел Квартальнов, Мария Кирсанова, Дмитрий Кирюхин, Александр Козловский, Юлия Кондратенко, Артем Коржиманов, Ольга Кочина, Виталий Кушниров, Иван Лаврёнов, Алексей Левин, Андрей Логинов, Сергей Лысенков, Лейла Мамирова, Александр Марков, Мария Медникова, Вадим Мокиевский, Григорий Молев, Тарас Молотилин, Марат Мусин, Максим Нагорных, Елена Наймарк, Алексей Опаев, Петр Петров, Александр Пиперски, Константин Попадьин, Сергей Попов, Роман Ракитов, Татьяна Романовская, Александр Самардак, Александр Сергеев, Андрей Сидоренко, Виктория Скобеева, Даниил Смирнов, Дарья Спасская, Любовь Стрельникова, Алексей Тимошенко, Александр Токарев, Мария Шнырёва, Сергей Ястребов, Светлана Ястребова

Новости науки по месяцам: 2016 VI, V, IV, III, II, I  2015 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2014 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2013 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2012 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2011 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2010 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2009 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2008 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2007 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2006 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I  2005 XII, XI, X, IX, VIII, VII, VI, V, IV, III, II, I 

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):

 


Где еще почитать научные новости: «Биомолекула», «Вокруг света», Газета.ру. Наука, «Наука и жизнь», Наука и технологии РФ, «Научная Россия», «Популярная механика», РИА Наука, «Чердак», N+1, Naked Science

 


при поддержке фонда Дмитрия Зимина - Династия