Загадка метастазирования, возможно, на пороге раскрытия
- 30 ноября, 2012
В 90% случаях онкологические больные умирают из-за бесконтрольного распространения первоначальной опухоли - процесса, который разносит рак по всему организму до тех пор, пока тело не откажется сопротивляться. Десять лет назад французский онколог Жан Поль Тьери (Jean Paul Thiery) выдвинул гипотезу о том, что клетки опухоли метастазируют, используя сложный процесс изменения эпителиальными клетками эпителиального фенотипа на мезенхимальный, характерный для эмбрионального развития. Процесс назвали «эпителиально-мезенхимальным переходом» (ЭМП).
ЭМП характерен для развивающихся эмбрионов, клетки которых постоянно трансформируются из стационарных эпителиальных в более подвижные мезенхимальные, способные мигрировать к удалённым уголкам растущего организма и создавать новые типы тканей и органов. Г-н Тьери предположил, что некоторые раковые клетки также находят возможность «включать» ЭМП, временно меняя свой фенотип, с тем чтобы можно было отсоединиться от первоначальной опухоли, перейти в кровоток и положить начало новой опухоли. По прибытии раковая клетка «выключает» ЭМП-программу и развивается в метастатическую карциному или опухоль.
Гипотеза Тьери, выдвинутая в 2002 году, всем хороша, кроме одного. За десять лет не было получено ни одного in vivo-доказательства этого смелого предположения. Правда, никто особенно и не пытался это сделать: то ли занятость своими делами, то ли отсутствие веры в реальность столь сложного процесса мешали онкологам провести соответствующие эксперименты. В результате вся слава теперь достанется калифорнийским учёным, осуществившим in vivo-демонстрацию обратимого ЭМП в процессе метастазирования, что подтвердило реальность умозаключений г-на Тьери.
Детали исследования опубликованы в журнале Cancer Cell.
Используя в качестве модели мышь с плоскоклеточной карциномой кожи, исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) показали, что активация ЭМП-индуцирующего гена Twist1 является достаточным условиям для включения ЭМП-программы и усиления процесса выхода клеток карциномы в систему кровообращения. Важно и то, что запуск ЭМП - необходимое условие для начала пролиферации новой опухоли. Таким образом, можно с достаточной уверенностью заявлять, что обратимый ЭМП-процесс представляет собой основную движущую силу в метастазе карциномы человека (о других типах рака говорить пока рано, нужны дополнительные эксперименты).
По словам учёных, между эмбриональным ЭМП и ЭМП метастаза много общего. Оба процесса используют одну и ту же клеточную машину и сигнальные пути для активации ЭМП-программы. Однако во время эмбриогенеза ЭМП-программа не нуждается в обязательном отключении: эпителиальные клетки навсегда переходят в новый, мезенхимальный фенотип. С другой стороны, как показали калифорнийцы, обратимость ЭМП является важнейшим фактором эффективности всего процесса метастаза. Таким образом, можно сделать ещё один важный вывод: способность клетки обратить (или выключить) давно задействованный ЭМП - это, вероятно, и есть тот самый триггер, что «пробуждает» циркулирующие в крови клетки опухоли, выводя их из неактивного состояния. Это полностью объясняет феномен появления вторичных новообразований спустя годы (!) после диагностирования и удаления первичной опухоли.
В целом, если достигнутый результат удастся подтвердить, а затем и распространить на другие типы злокачественных опухолей, это будет настоящая революция, а г-н Тьери вполне может рассчитывать на Нобелевскую премию.
К сожалению, пока учёные не знают, как и почему активируется Twist1, хотя ранние исследования неоднократно указывали на такие факторы, как гипоксия и воспаления вокруг растущей опухоли. (Считается, и тому есть доказательства, что гипоксия заставляет клетку менять многие внутренние механизмы выживания, поскольку ей больше не приходится рассчитывать на обычный механизм получения энергии через окисление глюкозы кислородом: эта особенность роднит раковые клетки со стволовыми. Воспалительные же процессы давно и крепко связываются с развитием онкологических заболеваний.)
Остаётся загадкой и то, почему и как Twist1 выключается при достижении клеткой её нового места обитания.
Интересно, что несколько фармацевтических компаний и исследовательских институтов уже ведут разработки химических ингибиторов ЭМП, применение которых в свете сделанного открытия будет контрпродуктивным, если в крови пациента уже есть свободно циркулирующие клетки опухоли (точнее, это будет преступно: ингибитор вызовет выключение программы ЭМП, что приведёт к режиму наивысшего благоприятствования для начала пролиферации вторичных новообразований сразу по всему организму).
В общем и целом перед нами революционное исследование, способное перевернуть современную онкологию.
Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Сан-Диего.
P. S. Одновременно с этим материалом в том же журнале вышла статья испанских авторов, полностью подтверждающая выводы калифорнийцев. Более того, испанцы пошли немного дальше, обнаружив, что инициатором программы ЭМП в клетках карциномы является фактор Prrx1; при этом раковые клетки обретают свойства стволовых клеток! Последующая потеря Prrx1 приводит к немедленной остановке ЭМП-процесса и началу пролиферации новой опухоли. Всё-всё согласуется с тем, что предполагал г-н Тьери и что обнаружили независимо от испанцев учёные из Сан-Диего.
Тут, кстати, стоит напомнить, что основной причиной высокого уровня смертности после многих лет, прошедших после радикальной мастэктомии, считается необъяснимое пробуждение свободно циркулирующих стволовых раковых клеток, оставшихся в крови после удаления первоначальной опухоли. Та же ситуация и с раком толстого кишечника. Может быть, стоит вернуться к изучению этих феноменов? Не обнаружатся ли на месте стволовых раковых клеток клетки с запущенной ЭМП-программой, обладающие некоторыми свойствами стволовых?..