Соседние с опухолью клетки отличаются от здоровых клеток человеческого тела

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).