Воспаление и рак: учёные ищут взаимосвязи
Σ Быкова Наталья
Ещё один шаг к пониманию природы одного из самых страшных заболеваний современности - рака - сделала научная группа, возглавляемая нашим соотечественником, профессором Школы медицины Йельского университета Русланом Меджитовым. О результатах этого исследования и наработках мировой науки в данной области учёный на днях рассказал в Москве, в Институте молекулярной биологии РАН, в рамках цикла лекций, посвящённых памяти директора Людвиговского института раковых исследований Ллойда Олда.
Справка STRF.ru:
Руслан Меджитов родился в Узбекистане в 1966 году. Окончил Ташкентский государственный университет, затем аспирантуру Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, где защитил диссертацию по биохимии. В 1992 году прочитал статью Ч. Джейнуэя о гипотетическом триггере, запускающем врождённый иммунитет, заинтересовался ею и связался с автором. В 1993 году по кратковременному проекту работал под руководством Р. Дулитла в Университете Калифорнии в Сан-Диего. Не будучи гражданином России или какого-либо иного государства, Меджитов столкнулся с трудностями возвращения в Москву и остался в Калифорнии, зарабатывая на жизнь программистом в сфере биоинформатики. Все это время он продолжал писать письма Джейнуэю, и в 1994 году тот взял Руслана постдоком в Йельский университет. В 1997 году Меджитов вместе с Джейнуэйем показал, что у людей существует Толл-подобный рецептор, активирующий гены, необходимые для иммунного ответа, чем завоевал большой авторитет в своей области науки. В 2010 году его избрали членом Национальной академии наук США, где он стал одним из самых молодых академиков. В 2011 году журнал «Форбс» опубликовал рейтинг 50-ти русских, «завоевавших мир». В него вошли ученые, бизнесмены, деятели культуры и спорта, интегрировавшиеся в мировое сообщество и добившиеся успеха за пределами России. Меджитов был включен в рейтинг 10 известнейших ученых русского происхождения наряду с Андреем Геймом, Константином Новоселовым и Григорием Перельманом. В настоящее время работает в Школе медицины Йельского университета. (По материалам wiki)
Последние лет десять наука стала уделять больше внимания воспалительным процессам, приводя всё новые доказательства того, что с ними так или иначе связаны все заболевания. По сути, воспаление сегодня рассматривается как неспецифическая реакция организма на экстремальные условия, будь то инфекционное заражение, повреждение тканей или стресс. Инфекционное воспаление обычно приводит к аутоиммунным заболеваниям, травмы - к фиброзу (уплотнению соединительной ткани), метаплазии, то есть замещению одного вида ткани другим, иногда к росту опухоли; воспалительная реакция на стресс влечёт за собой болезни гомеостаза (кровообращения, дыхания, обмена веществ). Сигналят о начавшемся в организме патологическом процессе разные типы клеток, а универсальными и наиболее важными «сенсорами» признаны макрофаги, которые, распознав источник заболевания, начинают синтезировать различные вещества-медиаторы - цитокины, монокины, биоактивные молекулы-пептиды и микросомальные ферменты. Эти медиаторы в свою очередь воздействуют на пораженную клетку или ткань, восстанавливая её нормальное состояние и подавляя воспалительные реакции. Однако за такое исцеление клеткам и тканям приходится расплачиваться тем, что какая-то другая присущая им функция ослабляется или выключается. И если эта потеря функции сильная и продолжительная, то она приведёт к патологии. Такова цена защитного ответа организма на воспаление. Лучше всего изучен стресс-ответ отдельных клеток, а с ответом на уровне ткани наука пока ещё окончательно не разобралась. Известно лишь, что и в этих случаях реакцию на воспаление контролируют макрофаги либо другие специализированные типы клеток, к которым поступают сигналы из организма. Реакция макрофагов при разных проблемах будет отличаться, но порядок действий одинаков: макрофаги налаживают связь с клетками ткани и в зависимости от того, как будет развиваться это взаимодействие, запускают тот или иной восстановительный процесс.
До недавнего времени учёные не рассматривали все эти сложные межклеточные взаимодействия в связи с онкозаболеваниями, и, стремясь выявить природу рака, пытались прежде всего понять, что же не так с опухолевой клеткой. Но в последние годы они выяснили, что раковую клетку всецело затрагивают процессы, протекающие в организме. Проанализировав все известные события, связанные с трансформацией нормальной клетки в раковую и образованием опухолей, исследователи выделили ключевые моменты - нарушение контроля за клеточным делением, активацию инвазии, то есть проникновение раковой клетки в другие ткани, способность к бесконечному делению (бессмертие), индукцию ангиогенеза, воспаление и некоторые другие процессы, без которых опухоли не могут расти.
По мнению профессора Школы медицины Йельского университета Руслана Меджитова, все эти изменения возникли в ходе эволюции многоклеточных организмов, которая сопровождалась уменьшением автономии клеток и тканей.
«То есть, если вы представите себе гипотетическое примитивное многоклеточное животное, у которого всего один или два типа тканей, эти его ткани будут уметь всё, - поясняет Меджитов. - Если же тканей, к примеру, несколько десятков или вообще сотни, то они становятся всё более специализированными, всё лучше и лучше выполняют свойственные им функции, но при этом хуже справляются с другими и становятся чрезвычайно зависимыми от других тканей. В процессе эволюции организмы приобрели одно из важнейших свойств - возобновляемость тканей, что как раз позволило развиться раковым клеткам. У животных, у которых нет обновляемых тканей, нет и рака».
Итак, хорошо известно, что человеческий организм как система, в которой необычайно гармонично сочетаются множество элементов, способен справляться с бесчисленным количеством задач, однако именно из-за своей сложности он стал уязвимым. Поломка одного маленького звена в этой системе может запустить серию необратимых реакций, докопаться до истоков которых порой просто невозможно. Хотя учёные очень стараются.
Доказано, например, что в организме человека, так же как и в нашем обществе, нет равенства между членами: есть основные клетки, а есть их слуги или даже рабы, которые существуют только для того, чтобы поддерживать жизнеспособность этих первостепенных клеток. Макрофаги, о которых мы говорили в предыдущих абзацах, наряду с некоторыми другими типами клеток относятся к «обслуживающему персоналу», они умеют выполнять почти все вспомогательные функции, слышат жалобы «клеток-хозяев» и спешат им на помощь. Их акцессорные способности, то есть свойство усиливать взаимодействие клеток и иммунный ответ, которые активизируются при воспалительных процессах, чрезвычайно важны при любых сбоях в организме.
«Не только при очевидных проблемах, когда, образно выражаясь, всё полыхает и очаг возгорания понятен, как при острой инфекции, но и при малых повреждениях, когда, допустим, всего лишь подтекают трубы, что поначалу не видится большой бедой, но в итоге может привести к тому, что сгниёт фундамент, - говорит Меджитов. - Кстати, второй случай, когда сбои неочевидны, представляет наиболее сложную задачу для учёных».
В случае раковых процессов акцессорные клетки, в основном макрофаги и фибробласты, определяют раковую область как проблемную, и пытаются выполнить свою работу, помогая клеткам-мишеням. Приняв сигнал о нарушении структуры ткани, они привычно начинают восстанавливать повреждённый участок, синтезируя факторы роста и репарации, которые в свою очередь стимулируют рост опухоли. То есть в случае раковых заболеваний эти клетки из спасителей превращаются в невольных пособников клеток-убийц.
Уяснив эту ситуацию, группа учёных под руководством Руслана Меджитова как раз и поставила задачу выяснить, какие сигналы контролируют взаимодействие макрофагов с клеткой-мишенью, и каким образом контактируют макрофаги и клетки опухоли.
Для этого исследователи использовали трансмутационную модель опухолевого роста. Проще говоря, мышам вводили некоторое количество клеток из раковой клеточной линии, чтобы посмотреть, как ведут себя рядом с ними макрофаги.
«Вопрос был в том, какого типа сигналы сопровождают начало взаимодействия макрофагов и опухолевых клеток, - уточняет Меджитов. - Один из обнаруженных нами возможных сигналов - лактат (молочная кислота), который производится раковыми клетками и действует на макрофаги. Он транспортируется внутрь или наружу клетки через специальные проходы, которые можно блокировать, и тогда способность раковых клеток наладить связь с макрофагами через этот механизм ингибируется. Второй сигнал - это усиление ангиогенеза - образования новых сосудов, который влияет на клеточный метаболизм».
Как предполагают учёные, в данном случае смысл индукции ангиогенеза и синтеза лактата заключается в том, что эти процессы подталкивают макрофаги к выработке коллагена и полиаминов, которые, опять же с помощью макрофагов, распределяются внутри раковой клетки и, скорее всего, стимулируют её ускоренный рост. Формальное доказательство этой гипотезы пока не получено, но исследователи надеются, что это дело времени. Команда Руслана Меджитова приближается к открытию новых механизмов взаимодействия раковой клетки с другими клетками организма, что должно помочь пониманию природы одного из самых страшных заболеваний современности.