Ученые из Университета Нагои впервые применили визуализацию в реальном времени для удалось отследить, необходимо выяснить, какие изменения происходят с раковыми клетками при их попадании в мозг, чтобы разработать инновационную стратегию предотвращения образования опухолей головного мозга.
Метастатическое поражение развивается, когда злокачественные клетки отрываются от первичной опухоли и разносятся с кровотоком в различные части организма, где формируют новые образования. Именно это является основной причиной смертности от онкологических заболеваний. Метастазы в головном мозге представляют собой особую угрозу и затрагивают от 10 до 30 % пациентов с прогрессирующей формой рака лёгких, молочной железы и меланомы. Несмотря на наличие способов лечения уже сформировавшихся опухолей головного мозга, существует ограниченное число подходов, которые непосредственно воздействуют на самые ранние злокачественные клетки, проникающие в мозг и задерживающиеся там.
В мозге присутствуют иммунные клетки – микроглия, которые оперативно реагируют на патогены и раковые клетки, поглощая и перерабатывая их. До недавнего времени механизм, определяющий, почему микроглия не всегда уничтожает клетки, проникшие в мозг, оставался неясным, поскольку не существовало возможности наблюдать за этим процессом в реальном времени в живом мозге.
Впервые ученым удалось наблюдать и зафиксировать процесс, в котором микроглия поглощает раковые клетки, стремящиеся к распространению в головном мозге. Результаты исследования были опубликованы в Cancer Research, проведенное исследование выявило два белка, с помощью которых раковые клетки обходят механизм уничтожения микроглии при первом попадании в мозг. Удаление этих белков генетическим путем продемонстрировало, что микроглия играет важную роль в устранении раковых клеток на ранних этапах их проникновения в мозг.
Исследователи из международного коллектива во главе с доктором Такахиро Цудзи из Высшей школы медицины Университета Нагоя провели изучение клеток-предшественников, чтобы выяснить, как они функционируют при попадании в мозг. Это важно для понимания процесса, в котором микроглия может уничтожить эти клетки. Этот этап занимает приблизительно 12 дней, поэтому к моменту появления признаков заболевания и его диагностики в мозге уже формируются опухоли.
«С помощью двухфотонной микроскопии, современного метода визуализации, мы выявили взаимодействие между микроглией и раковыми клетками у живых мышей», — заявил доктор Цудзи. «В процессе исследования было установлено, что часть микроглии активно уничтожает опухолевые клетки, в то время как другая – способствует их выживанию и росту. Для выяснения причин этого различия мы использовали новый метод под названием «оптоомика», который позволяет пометить светом, изолировать и проанализировать только ту микроглия, которая непосредственно контактирует с раковыми клетками».
При проникновении раковых клеток в мозг, они способны уклоняться от уничтожения микроглией, используя сигналы, подавляющие этот процесс, которые исходят от молекул CD24 и CD47. После удаления этих молекул микроглия начала уничтожать раковые клетки, что привело к существенному уменьшению размеров опухолей в мозге. Также было установлено, что CD24 и CD47 присутствуют в 50% образцов метастазов в мозге у пациентов с раком лёгких, что подтверждает важность полученных результатов для клинической практики.
«По словам старшего автора исследования, профессора Хироаки Уэйка, отдельные клетки микроглии подвергаются воздействию сигналов, которые изменяют их функцию, заставляя способствовать росту опухолей. Они формируют кровеносные сосуды и создают защитную среду, предохраняющую раковые клетки от воздействия иммунной системы. Выяснение причин, по которым одни клетки микроглии уничтожают рак, а другие помогают ему, имеет решающее значение для создания действенных терапевтических подходов».
Ученые разработали методику лечения, предполагающую удаление CD24 и CD47 с помощью антител или иных терапевтических подходов, что позволит уничтожать раковые клетки на ранних этапах, когда микроглия способна поглощать их. «Наша цель – активировать иммунную систему мозга для предотвращения распространения рака на начальном этапе, а не для борьбы с уже существующими опухолями», – отмечает доктор Цудзи.
В настоящее время группа специалистов работает над методами терапии, направленными на устранение CD24 и CD47. Эти методы могут использоваться как отдельно, так и в комплексе с уже существующими подходами. Одновременно ученые разрабатывают биомаркеры для определения пациентов, которым наиболее вероятно будет полезно раннее начало лечения. Кроме того, исследователи намерены усовершенствовать технологию визуализации, объединяющую двухфотонную микроскопию и оптогенетику, чтобы изучить распространение метастазов при других формах онкологических заболеваний и в различных органах.
[Фото: Kano Okada, Nagoya University]