Рак может перенести митохондрии в соседние клетки и заставить их работать

Фото из открытых источников

Раковые клетки предоставляют здоровым соседним клеткам дополнительные митохондрии, чтобы те могли работать. Это было продемонстрировано исследователями из Швейцарской высшей технической школы Цюриха в новом исследовании. Таким образом, рак использует механизм, который часто служит для восстановления повреждённых клеток.

Опухоли разработали множество стратегий и уловок, чтобы получить преимущество в организме. Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха под руководством профессора клеточной биологии Сабины Вернер обнаружили ещё один удивительный трюк, к которому прибегают некоторые опухоли, чтобы обеспечить своё выживание и рост.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature Cancer, биологи показывают, что клетки рака кожи способны переносить свои митохондрии в здоровые клетки соединительной ткани (фибробласты), находящиеся в непосредственной близости. Митохондрии — это клеточные компартменты, обеспечивающие энергию в виде молекулы АТФ.

Раковые клетки используют крошечные трубки, изготовленные из материала клеточной мембраны, для перемещения митохондрий и соединения двух клеток — примерно как в системе пневматических трубок.

Митохондриальный перенос функционально перепрограммирует фибробласты в опухолеассоциированные фибробласты, которые в основном поддерживают раковые клетки: опухолеассоциированные фибробласты обычно размножаются быстрее обычных фибробластов и производят больше АТФ, а также секретируют больше факторов роста и цитокинов. Всё это идёт на пользу опухолевым клеткам: они также размножаются быстрее, делая опухоль более агрессивной.

И наконец, что не менее важно, захваченные фибробласты также изменяют клеточную среду — так называемый внеклеточный матрикс — увеличивая выработку определённых компонентов матрикса таким образом, что раковые клетки процветают. Внеклеточный матрикс жизненно важен для механической стабильности тканей и влияет на рост, заживление ран и межклеточную коммуникацию.

На самом деле, как рассказала Сабина Вернер, это было случайное открытие. Её бывший научный сотрудник Майкл Канкрама обнаружил крошечные трубчатые связи между двумя типами клеток в чашке Петри, содержащей совместную культуру фибробластов и клеток рака кожи. Затем ему удалось показать, что митохондрии из раковых клеток переносятся в фибробласты посредством этих наносвязей.

Тот факт, что клетки способны обмениваться митохондриями посредством таких связей, сам по себе не нов. Например, несколько лет назад учёные обнаружили, что после инсульта здоровые клетки нервной ткани передают свои энергетические органеллы повреждённым нервным клеткам, чтобы обеспечить их выживание.

«Раковые клетки фактически используют в своих целях механизм, который приносит пользу в случае травмы. Это позволяет им перерастать в злокачественные опухоли», — объясняет Вернер.

Другие исследовательские группы показали, что клетки из опухолевой среды могут переносить свои митохондрии в раковые клетки, что повышает их жизнеспособность. Однако до настоящего времени не было известно, что перенос митохондрий осуществляется и в обратном направлении, из клеток рака кожи в здоровые клетки соединительной ткани.

В сотрудничестве с другими исследовательскими группами Швейцарской высшей технической школы Цюриха исследователи обнаружили доказательства того, что этот перенос также играет роль в развитии других видов рака, таких как рак молочной железы и рак поджелудочной железы. В последнем случае это особенно важно, поскольку опухоли поджелудочной железы содержат много фибробластов, а их соединительная ткань относительно крупная.

Наконец, исследователи также прояснили молекулярный механизм митохондриального переноса. Было известно, что некоторые белки способствуют транспортировке митохондрий. Исследователи исследовали, какие из этих белков присутствуют в больших количествах в раковых клетках, переносящих митохондрии, и обнаружили белок MIRO2.

«Этот белок вырабатывается в очень больших количествах в раковых клетках, которые переносят свои митохондрии», — говорит Вернер.

Исследователи обнаружили MIRO2 не только в клеточных культурах, но и в образцах тканей человека, особенно в опухолевых клетках на краях опухолей, которые инвазивно прорастают в ткань и находятся в непосредственной близости от фибробластов.

«Нам удалось обнаружить MIRO2 именно там, где мы и ожидали», — заявил Майкл Канкрама.

Новые данные открывают отправные точки для остановки роста опухоли. Когда исследователи блокировали образование MIRO2, митохондриальный перенос подавлялся, и фибробласты не развивались в фибробласты, способствующие развитию опухоли.

«Блокада MIRO2 эффективна в пробирке и на мышиных моделях. Будет ли она работать и в тканях человека, пока неизвестно», — говорит Вернер. Чтобы это выяснить, исследователям сначала необходимо найти ингибитор MIRO2, который будет иметь минимум побочных эффектов в организме человека.

В случае успеха такой ингибитор может быть в долгосрочной перспективе переведён в клиническую практику. Однако, вероятно, пройдут годы, прежде чем такая терапия будет разработана и испытана.