24 January 2024, 13:00

Соседние с опухолью клетки отличаются от здоровых клеток человеческого тела

Исследователи из Московского физико-технического института в соавторстве с международным коллективом ученых опубликовали в журнале CSBJ результаты научной работы, в которой впервые в мире продемонстрировали, как раковые клетки управляют окружающими их здоровыми тканями.

Оказывается, злокачественные клетки могут «подчинять своей воле» здоровых соседей и создавать из них себе помощников для борьбы с иммунной системой организма.

Авторы исследования надеются, что представленные результаты привлекут внимание научного сообщества, поскольку ранее подобные воздействия на таком богатом материале системно не изучались. По мнению специалистов, новые данные представляют интерес для развития эффективных методов борьбы с раковыми заболеваниями.

«Часто ткани вокруг опухоли рассматривались как нормальные, так что их влияние на развитие болезни никак не оценивалось. Однако благодаря проведенному анализу было выявлено, что раковые клетки могут оказывать сильнейшее воздействие на окружающие ткани, вызывая изменения в их функционировании и структуре», — рассказала Марианна Золотовская, автор вышедшей работы, научный сотрудник лаборатории трансляционной геномной биоинформатики МФТИ.

По словам ученого, проведенное исследование — это масштабный проект, в котором приняли участие специалисты из более чем полутора десятков авторитетных научных организаций.

Целью работы было выяснение того, чем соседние с опухолью клетки отличаются от здоровых клеток человеческого тела. Для этого ученые сравнили окружающие опухоль ткани, взятые у пациентов при хирургическом удалении злокачественного образования, и образцы здоровых тканей, которые были получены от людей, погибших при ДТП. Всего было проанализировано несколько тысяч образцов тканей, которые были отобраны из разных человеческих органов. В образцах было исследовано порядка 20 тысяч генов и около 7 тысяч внутриклеточных молекулярных путей.

«Молекулярные пути — это химические реакции и регуляторные взаимодействия, с помощью которых реализуются все основные процессы жизненного цикла любой клетки, одно из оснований функционирования всего организма. Именно на этом уровне было обнаружено множество системных изменений. Мы выяснили, что ткани, окружающие опухоль, приобретают явные признаки воспаления — в них устремляются иммунные клетки и повышается проницаемость сосудов. Также вблизи злокачественного образования усиливается прорастание сосудов в окружающие ткани, и в них уменьшается количество нервных окончаний. Клетки в них меняют свои метаболические программы и начинают интенсивнее делиться, очень сильно меняют свой профиль хеморецепторов и молекулярных каналов — то есть становятся восприимчивы совсем к другим веществам, чем здоровая ткань», — пояснил Антон Буздин, основной автор статьи, заведующий лабораторией трансляционной геномной биоинформатики МФТИ.

Он отметил, что в тканях, которые оказались по соседству с раковыми образованиями, происходит ослабление связей между клетками и деградирует внеклеточный матрикс — вещество, которое соединяет отдельные клетки друг с другом и удерживает их на своих местах. Вместе с тем появляются интенсивно делящиеся клетки, в которых активируется теломераза. Это фермент, который играет ключевую роль в репликации ДНК — процессе, при котором генетическая информация сначала удваивается, а затем передается от материнской к дочерним клеткам. Кроме того, усиливается так называемое клеточное дыхание — процесс обмена веществ, в ходе которого происходит выработка энергии.

В итоге опухоль как бы «приручает» некоторые клетки из своего ближайшего окружения, заставляя их работать на себя. Такие клетки отдают свои ресурсы раковым образованиям и помогают им развиваться. Вместе с тем перепрограммированные клетки разрушают нормальные ткани вокруг опухоли и их структурные элементы. Также они маскируют раковые образования от иммунных клеток-убийц, — так описал Антон Буздин влияние злокачественных клеток на своих соседей.

По мнению авторов исследования, описанные процессы значительно снижают эффективность лекарственной терапии, направленной против злокачественных образований. Их важно изучать, поскольку в будущем понимание этих механизмов, происходящих на молекулярном уровне, поможет создать противораковые лекарства нового поколения. Такие препараты могут состоять из нескольких компонентов. Действие одних из них будет направлено против самих опухолевых клеток, а другие будут блокировать процессы, при помощи которых те подчиняют себе соседние клетки.

Кроме биоинформатиков из МФТИ, в исследовании принимали участие их коллеги — ученые из Института биоорганической химии им. М. М. Шемякина и Ю. А. Овчинникова РАН, Первого Московского государственного медицинского университета им. Сеченова, Европейской организации по исследованию и лечению рака (EORTC, Бельгия), ООО «Онкобокс», Медицинского холдинга «СМ-Клиника», НИЦ «Курчатовский институт», НМИЦ акушерства, гинекологии и перинатологии им. В. И. Кулакова, НИИ медицинской приматологии (Сочи), ФНКЦ ФМБА, Института молекулярной биологии им. В. А. Энгельгардта РАН, НМИЦ радиологии Минздрава России, Технологического центра геномики и биоинформатики Калифорнийского университета (Лос-Анджелес, США) и МГУ.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант № 22-14-00074).

Source:  Пресс-служба МФТИ

News article organizations

All-Russian Scientific Research Institute of Aviation Materials of NRC «Kurchatov Institute»
VIAM NRC KI
 Russia, Moscow
2 006 publications8 176 citationsh-index: 33
Shemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of Sciences
IBCh RAS
 Russia, Moscow
3 labs24 researchers
8 258 publications148 625 citationsh-index: 139
Engelhardt Institute of Molecular Biology of the Russian Academy of Sciences
IMB RAS
 Russia, Moscow
1 lab9 researchers
5 496 publications106 913 citationsh-index: 114
Moscow Institute of Physics and Technology
MIPT
 Russia, Dolgoprudnyy
19 labs194 researchers
21 131 publications262 478 citationsh-index: 153
Scientific Institution Research Institute of Medical Primatology of NRC «Kurchatov Institute»
SIMP NRC KI
 Russia, Sochi
200 publications1 095 citationsh-index: 15
National Medical Research Radiological Centre of the Ministry of Health of the Russian Federation
NMRRC
 Russia, Moscow
1 lab2 researchers
1 593 publications8 130 citationsh-index: 37
Sechenov First Moscow State Medical University
Sechenov University
 Russia, Moscow
3 labs51 researchers
23 869 publications198 255 citationsh-index: 141
National Medical Research Center Obsterics, Gynecology and Perinatology the name of Academician V.I. Kulakov
 Russia, Moscow
3 146 publications14 495 citationsh-index: 48
Federal Scientific and Clinical Center for Specialized Types of Medical Care and Medical Technologies, FMBA of Russia
 Russia, Moscow
485 publications1 169 citationsh-index: 16
Lomonosov Moscow State University
MSU
 Russia, Moscow
35 labs389 researchers
146 775 publications1 697 453 citationsh-index: 328

News article publications

Read also

Найдена новая форма жизненно важных белков — актинов
Ученые из Московского физико-технического института совместно с коллегами из Института цитологии РАН, Объединенного института ядерных исследований и Университета Южной Флориды (США) изучили инактивированную форму белка актина. Это исследование поможет в понимании механизмов функционирования ядра живой клетки — органеллы, в которой сосредоточен наследственный аппарат, и в разработке новых методов терапии возрастных заболеваний.
Cell Biology
Microbiology
Molecular Biology
11 February 2024
Присутствие фтора повлияло на противораковую активность аналогов куркумина
Ученые определили пространственную структуру молекул синтетических аналогов куркумина — природного соединения с противоопухолевой активностью. Синтетические аналоги предпочтительнее самого куркумина, поскольку они лучше усваиваются в человеческом организме. Авторы выяснили, что введение атома фтора в исследуемые соединения приводит к изменению их пространственной структуры, что может быть связано с повышенной противораковой активностью. Полученные данные будут полезны при разработке новых лекарственных препаратов для борьбы с онкологическими заболеваниями.
Molecular Biology
Oncology
Structural Biology
5 January 2024
Усовершенствованные плазмиды облегчат получение терапевтически значимых белков
Ученые из ФИЦ Биотехнологии РАН усовершенствовали конструкцию генетического вектора, с помощью которого в клетках млекопитающих можно синтезировать белки, используемые для лечения различных заболеваний, например гемофилии и бесплодия. Авторы уменьшили размер генетической конструкции на одну треть таким образом, что уровень биосинтеза модельного белка увеличился на 20%, сохранив а способность векторной плазмиды поддерживать постоянный уровень биосинтеза белков в течение 60 дней практически не изменилась.
Cell Biology
Genetics
Molecular Biology
26 November 2023
Новые соединения палладия с антимикобактериальной и противораковой активностью
Ученые из Института общей и неорганической химии им. Н.С. Курнакова РАН, Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова РАН, Института общей генетики им. Н.И. Вавилова РАН, Центрального научно-исследовательского института туберкулёза и Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины им. Ю.М. Лопухина синтезировали серию соединений палладия с антимикобактериальной и противораковой активностью. Новые комплексы палладия обладают значительно более высокой селективностью по сравнению с широко применяемым противораковым препаратом цисплатином.
Cancer Research
Chemistry of coordination compounds
Oncology
19 October 2023
Стареющие клетки с высоким уровнем белка p16 препятствуют омоложению тканей
Накопление клеток с большим количеством белка p16 препятствует омоложению тканей. К такому выводу ученые пришли после экспериментов, которые показали: если удалить «стареющие» клетки, богатые р16, то культуры, проходящие процедуру ре-программирования, приобретают признаки стволовых клеток эффективнее, возвращая свою «молодость». Это открытие поможет в разработке подходов для замедления старения и увеличения продолжительности и качества жизни.
Cell Biology
Cytology
Molecular Biology
13 October 2023
Разработан способ редактировать гены некодирующих РНК
Ученые нашли способ редактирования генов некодирующих РНК с помощью системы CRISPR/Cas9. Некодирующие РНК регулируют работу генов, участвуют в передаче сигналов внутри и между соседними клетками, а также вовлечены в развитие наследственных, инфекционных (ВИЧ, гепатиты В, С), иммунологических и опухолевых заболеваний. Полученные данные помогут разобраться в механизмах этих болезней, а также предложить новые подходы к их лечению.
Cell Biology
Genetics
Molecular Biology
27 September 2023