Исследователи выявили механизм, способный превращать нормальные клетки в опухоли

Фото из открытых источников

Мутация, вызывающая рак, может звучать как приговор. Если неправильно перестроить клеточные инструкции, клетка, где бы она ни находилась, начнет развиваться в сторону опухоли. Новое исследование указывает на механизм, определяющий развитие рака мозга, который может предотвратить эту судьбу.

Мозг рассказывает еще более странную историю. Одна и та же мутация может вызвать опухоль в одном углу и исчезнуть в другом, оставив соседние клетки нетронутыми. Теперь же в ходе исследования выяснилось, что определяет дальнейший ход событий. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Чтобы отследить этот переломный момент, команда из Онкологического центра Питера МакКаллума обратилась к плодовым мушкам (Drosophila melanogaster), давно зарекомендовавшим себя заменителю человека. Лабораторией руководила профессор Луиза Ченг, а большую часть практической работы выполнял Кхань Нгуен.

Исследователи отключили ген, который обычно поддерживает зрелые нейроны в их устоявшемся, взрослом состоянии. Без него эти нейроны возвращались к более молодой, делящейся форме. Подобные клетки были обнаружены по всему мозгу мухи.

Дальнейшие события зависели от конкретного участка мозга. В некоторых частях мозга отмершие клетки образовывали опухоли. В других же они отмирали или снова превращались в обычные нейроны, несмотря на идентичный генетический дефект.

Одна молекула совпала с местом этого расщепления. Белок под названием Chinmo появлялся там, где росли опухоли, и исчезал там, где они не росли. Он выглядел как молекулярный переключатель, стоящий за этим разделением.

История разворачивалась в трех областях. В центральной части мозга и нервном стволе, идущем вниз по телу, клетки, отставшие в развитии, продолжали делиться еще долго после того, как рост должен был прекратиться. Из них образовывались опухоли.

В областях, обрабатывающих зрительную информацию, те же самые клетки незаметно удалялись. Ключевую роль сыграл Чинмо. Когда команда принудительно ввела молекулу в клетки зрительной области, опухоли начали развиваться там, где раньше их не было.

Если убрать молекулу Чинмо из зон, подверженных образованию опухолей, клетки исчезли, даже несмотря на то, что мутация, вызывающая рак, всё ещё присутствовала. Этот дефект подготовил почву, но именно эта молекула решила, станет ли ситуация злокачественной.

«Мы обнаружили, что можем изменить судьбу клеток, несущих точно такую ​​же мутацию, включив или выключив Чинмо», — сказал Ченг.

Активность Чинмо не везде высока и не длится долго. На ранних стадиях развития она высока, а затем снижается по мере роста мухи. В разных регионах действуют разные графики активности.

Встретится ли мутировавшая клетка когда-нибудь с Чинмо, зависит от её местоположения и степени зрелости мозга. Это время помогает объяснить одну из загадок, наблюдаемых у людей.

Некоторые виды рака мозга поражают определенные области, даже если их мутации выглядят одинаково. Исследователи давно подозревали, что местоположение скрывает некую скрытую закономерность. Никто не связывал это с молекулой, которая появляется и исчезает по мере развития мозга.

У команды есть название для этого эффекта. Они называют Чинмо фактором компетентности — тем, что позволяет клетке вообще реагировать на раковую мутацию. Без него мутация остается неизменной, и ничто не может её запустить.

Что-то должно контролировать Чинмо. Исследование связывает это с гормоном, который поддерживает развитие мухи в соответствии с графиком. В области зрения этот гормон отключает Чинмо, и клетки, отступившие назад, никогда не получают возможности образовать опухоли.

Там, где команда заблокировала этот сигнал, Чинмо оставался активным, и клетки продолжали расти, образуя опухоли. Риск развития опухоли зависел от гормонального сигнала и времени, а не только от мутации.

Это открытие меняет представление ученых о том, почему одна измененная клетка становится смертельно опасной, в то время как другая безболезненно переносит те же самые изменения. Мутация имеет значение, но также важны условия, в которых она происходит, и момент ее возникновения.

Всё это произошло на плодовых мушках. Это работает потому, что мухи и люди имеют большинство общих генов, ответственных за развитие болезней, и одинаковые основные механизмы контроля роста клеток.

Исследователи предполагают, что человеческий мозг будет функционировать на основе собственных факторов компетентности, хотя точные молекулы будут различаться.

«Мутации, связанные с раком, постоянно происходят в нашем организме, но большинство из них никогда не становятся опасными, потому что организм обнаруживает и удаляет эти аномальные клетки», — сказал Ченг. Открытым остается вопрос, почему некоторые из них проскальзывают сквозь эти защитные механизмы и начинают расти.

Выявление этих факторов компетентности может дать врачам новую цель, которая существует еще до появления опухоли. Вместо того чтобы атаковать уже сформировавшуюся опухоль, лечение в будущем может подавить условия, позволяющие мутировавшей клетке стать опасной.

До этой работы мутация занимала центральное место в любых рассказах о том, как возникает опухоль головного мозга. Исследование показывает, что идентичная мутация может привести к развитию опухоли или к безвредности под воздействием одного-единственного фактора развития, связанного с местом и временем.

Это указывает на необходимость применения иного подхода к лечению в будущем. Глиобластома, наиболее распространенный и агрессивный вид рака головного мозга у взрослых, по-прежнему имеет неутешительный прогноз даже при хирургическом вмешательстве, лучевой терапии и медикаментозном лечении. Ежегодно во всем мире регистрируется более 300 000 новых случаев рака головного мозга и нервной системы.

Раннее выявление этого процесса изменило бы ситуацию для пациентов, у которых сейчас мало хороших вариантов лечения. Более важный урок выходит за рамки мозга. Для начала развития рака может потребоваться мутация, но сама по себе она не всегда достаточна.