Сотрудники Сеченовского Университета, в соавторстве с исследователями из Приволжского медицинского исследовательского университета и других научных организаций, установили, что раковые клетки молочной железы имеют отличия не только в биохимических, но и в физических свойствах. Обнаружено, что в процессе опухолеобразования клетки теряют вязкость и становятся более податливыми к деформации, в то же время их клеточные мембраны приобретают повышенную вязкость и «плотность». Исследование проводилось при поддержке гранта РНФ №23-74-00045, а итоги опубликованы в журнале Scientific Reports.
«Уменьшение жесткости опухолевых клеток – это факт, зафиксированный еще в начале 2000-х годов, и даже рассматривавшийся как потенциальный диагностический признак. Тем не менее, в большинстве предыдущих исследований акцент делался в основном на оценке жесткости клетки, зависящей от состояния цитоскелета. При этом плазматическая мембрана характеризуется собственными механическими свойствами, включая вязкость. Вопрос о взаимосвязи вязкости мембраны и общей жесткости клетки как в здоровых, так и в опухолевых клетках до сих пор требует ответа. Его выяснение может помочь в совершенствовании диагностических критериев и разработке новых методов прогнозирования в онкологии», – отметил заведующий отделом современных биоматериалов Института регенеративной медицины Сеченовского Университета Юрий Ефремов.
В ходе исследования проводилось сопоставление нормальных эпителиальных клеток молочной железы и клеток, формирующих раковую опухоль. Для оценки были применены различные современные методики: атомно-силовая микроскопия для определения модуля упругости клеток, флуоресцентная микроскопия для измерения вязкости клеточных мембран и масс-спектрометрия для анализа липидного состава.
Было установлено, что раковые клетки обладают меньшей устойчивостью по сравнению с обычными и демонстрируют более высокую способность к изменению формы. Причиной этого является дезорганизация цитоскелета – внутренней структуры клетки, выполняющей функцию «каркаса», который обычно поддерживает её прочность и стабильность. В опухолевых клетках этот внутренний каркас менее упорядочен, что способствует их перемещению и проникающей способности в соседние ткани.
Мембраны раковых клеток, в свою очередь, демонстрировали повышенную вязкость. Исследователи объясняют это модификацией липидного состава, в котором увеличивается концентрация насыщенных жирных кислот и сфингомиелина – веществ, придающих мембране большую плотность. Параллельно с этим уменьшается доля полиненасыщенных жирных кислот, которые определяют ее текучесть.
Учёные полагают, что комбинация податливого «внутреннего каркаса» и плотной оболочки может обеспечивать опухолевым клеткам эволюционное преимущество. Сниженная жёсткость, с одной стороны, упрощает их перемещение и проникновение в ткани, а с другой – более вязкая оболочка стабилизирует сигнальные комплексы на клеточной поверхности, способствуя выживанию и адаптации в неблагоприятных условиях.
Информация, полученная в ходе работы, имеет большое значение для углубленного изучения основных процессов, определяющих развитие опухоли. В дальнейшем предполагается проведение исследований на более сложных моделях, в частности, на трехмерных клеточных культурах, которые точнее воспроизводят условия, наблюдаемые in vivo. Анализ таких «физических признаков», характерных для опухолевых клеток, может в будущем оказаться полезным при создании новых методов диагностики и лечения.
Данные предоставлены пресс-службой Сеченовского Университета