Опухоли могут стать сверхмощными, получив мощные нервные клетки

Фото из открытых источников

Раковые клетки могут получать часть своей разрушительной силы от своих здоровых соседей. Исследовательская группа обнаружила, что нейроны отдают митохондрии, органеллы, вырабатывающие энергию, злокачественным клеткам, открытие, которое может объяснить, почему опухоли часто растут быстрее в присутствии нервов. Передавая свои энергетические станции, нейроны также могут увеличивать способность раковых клеток распространяться в другие части тела, пишут исследователи в статье, опубликованной в Nature.

Исследование «очень важно», говорит иммунолог Джон Брестофф из Медицинской школы Вашингтонского университета, который не был связан с исследованием. «Это первое исследование, которое продемонстрировало, что нейроны переносят митохондрии в раковые клетки». Результаты также предполагают, что блокирование этих передач может стать новым способом лечения рака.

Исследователи раньше думали, что клетки копят свои митохондрии, остатки древних симбиотических бактерий, которые обеспечивают метаболическое топливо. Но исследования за последние 20 лет или около того показали, что клетки беспорядочно делятся органеллами. Раковые клетки могут быть реципиентами и донорами. Ранее в этом году, например, японские исследователи обнаружили, что опухолевые клетки и иммунные стражи, известные как Т-клетки, иногда обмениваются митохондриями. Раковые клетки используют эти обмены, чтобы выгрузить свои неисправные органеллы на Т-клетки, ослабляя противоопухолевый иммунитет.

Отдельное направление исследований показало, что нервы способствуют росту близлежащих опухолей. Одно исследование, проведенное в 2017 году нейробиологом-онкологом Густаво Айалой из Центра медицинских наук Техасского университета в Хьюстоне и его коллегами, показало, что опухоли простаты уменьшались у лабораторных животных, когда нервы в железе были перерезаны или заглушены ботоксом. Инъекции ботокса в предстательную железу у людей с опухолями также увеличивали уровень смертности раковых клеток. «Мы показали, что рак не любит расти без нервов», — говорит Айала.

Ученые также обнаружили, что раковые клетки, потерявшие нервы, страдают от нарушенного метаболизма. Нейробиолог Саймон Греле из Университета Южной Алабамы задался вопросом, не были ли они отрезаны от источника заимствованных митохондрий. Он, Айала и его коллеги обнаружили, что между клетками рака груди и нейронами, растущими в чашках Петри, образуются крошечные мостики. Когда они пометили митохондрии в нейронах зеленым белком, они увидели, как органеллы перемещаются по мостикам в раковые клетки.

Исследователи также генетически изменили самок мышей, так что нейроны в их брюшном жире несли митохондрии с зелеными метками. Затем они ввели раковые клетки в жир. Три недели спустя некоторые из раковых клеток показали характерные зеленые пятна.

Айяла, Греле и коллеги продолжили показывать, что такие пожертвованные генераторы энергии могут стимулировать раковые клетки, сконструированные так, чтобы у них не было собственных работающих митохондрий. Эти клетки не делятся, а их потребление кислорода, признак их метаболической активности, низкое. Но после 5 дней культивирования с нервными клетками их метаболизм восстановился, и они начали активно размножаться, предположительно, потому что они приобрели работающие митохондрии у своих соседей.

Зеленые маркерные белки, которые ученые изначально использовали для наблюдения за переносом органелл, быстро исчезают, что затрудняет изучение долгосрочного воздействия пожертвованных митохондрий. Для получения более длительного маркера команда генетически изменила нейроны и раковые клетки так, что когда митохондрии нейронов переходят в раковую клетку, реципиент навсегда становится зеленым.

Метод помог выявить, что клетки-реципиенты вырабатывали больше аденозинтрифосфата, основного источника энергии для клеточных химических реакций, среди прочих метаболических преимуществ. Перенос митохондрий «перезаряжает раковые клетки», говорит Аяла.

Исследователи применили технику, названную MitoTRACER, чтобы выяснить, будут ли эти ускоренные раковые клетки более склонны метастазировать или перемещаться в новые части тела. После выращивания нейронов мыши и раковых клеток вместе, они ввели оба типа клеток в брюшной жир самок мышей. Образовались опухоли брюшной полости, которые вскоре распространились на легкие и мозг.

Исследователи проанализировали клетки из исходных опухолей и их метастазы. Только около 5% раковых клеток в исходных опухолях приобрели митохондрии из нейронов. Однако 27% раковых клеток, которые достигли легких, и 46% раковых клеток в мозге имели митохондрии из нервных клеток, что указывает на то, что перенос органелл может усилить метастазирование. Чтобы остановить распространение рака, «нацельтесь не только на метастатические клетки, но и на сверхзаряженные клетки», предлагает Греле.

Исследователи также обнаружили доказательства митохондриального переноса у онкологических больных, проанализировав образцы тканей опухолей простаты. Чем ближе раковые клетки были к нервам, тем больше митохондрий они содержали.

«Мне нравится эта статья», потому что MitoTRACER станет благом «для людей, изучающих роль митохондриального переноса в болезнях», — говорит исследователь рака Дионисиос Уотсон из Медицинской школы Миллера Университета Майами. «Я думаю, что работа очень убедительна», — добавляет иммунолог Лука Гаттинони из Института иммунотерапии Лейбница. По его словам, следующая задача для исследователей — «найти препараты, которые эффективно вмешиваются в процесс переноса».