Определение типов клеток в опухоли, ответственных за распространение метастазов, остается ключевой задачей в лечении раковых заболеваний. Исследование, исследование, руководимое Анхелой Ньето, состоялось в Институте нейронаук (IN), совместном центре Испанского национального исследовательского совета (CSIC) и Университета Мигеля Эрнандеса (UMH) в Эльче. Полученные результаты дают неожиданное объяснение: клетки, способные дать начало метастазам, идентифицируются даже в первичной опухоли.
Исследование, опубликованное в Nature Communications, исследование объединяет анализ мышиной модели рака молочной железы и данные, полученные от пациентов. Результаты демонстрируют, что на инвазивном фронте опухоли присутствует специфическая популяция клеток, обладающих способностью как проникать в окружающие ткани, так и либо делиться, либо переходить в состояние покоя. Именно этот баланс определяет, способны ли клетки, отделившиеся от первичной опухоли, запускать формирование новых опухолевых очагов в отдаленных органах — метастазов, вызывающих серьезные опасения.
Команда Ньето на протяжении десятилетий исследует эпителиально-мезенхимальный переход — процесс, регулирующий миграцию клеток в ходе эмбрионального развития. Он же вновь активируется в опухолях, способствуя распространению раковых клеток и формированию метастазов. В рамках новейшего исследования ученые продвинулись еще дальше и продемонстрировали, что способность к метастазированию не является случайной и определяется не исключительно микроокружением органа-мишени. Напротив, метастатический потенциал изначально присутствует в определенной популяции клеток первичной опухоли, которые трансформируются в состояние с высокой метастатической активностью под воздействием важного фактора — гена Prrx1.
Рауль Хименес Кастаньо, ведущий автор исследования, отмечает, что ген Prrx1 является основным регулятором поведения опухоли. Недавние исследования выявили важную роль Prrx1 в распространении раковых клеток. Как стало известно благодаря этой работе, ген не только запускает процессы, обеспечивающие отделение клеток от первичной опухоли, но и контролирует их способность к размножению, формированию метастазов и переходу в состояние покоя, которое может продолжаться в течение многих лет.
«Самое поразительное, что уровень Prrx1 определяет его воздействие на раковые клетки», — добавляет Ньето. Это открытие помогает объяснить парадокс, наблюдаемый при многих видах опухолей: высокоинвазивные клетки не всегда дают метастазы, а высокопролиферативные клетки, как правило, не распространяются.
«При очень высоких уровнях экспрессии Prrx1 клетки активно распространяются, но теряют способность к инвазии и росту в других органах. Только при средних уровнях экспрессии достигается оптимальный баланс между подвижностью и ростом», — объясняет исследователь. В таких условиях клетки сочетают в себе инвазивность и пролиферацию, что делает их наиболее опасными с клинической точки зрения.
Для получения этих результатов команда исследователей применила генетические модели мышей, анализ отдельных клеток, изучение хроматина и методы пространственной транскриптомики. Эти подходы позволяют наблюдать за организацией и функционированием клеток непосредственно в опухолевой ткани. Анализ образцов тканей, полученных от пациенток с раком молочной железы, позволил выявить сходные закономерности в экспрессии Prrx1, это указывает на возможную связь между рассматриваемым механизмом и классификацией злокачественных новообразований, а также с прогнозом течения заболевания.
Представленные результаты позволяют переосмыслить происхождение метастатического потенциала и открывают перспективы для создания подходов, направленных на предотвращение перехода опухолевых клеток в состояние, представляющее повышенную опасность. Помимо этого, они служат фундаментом для совершенствования классификации пациентов, позволяя идентифицировать признаки, указывающие на вероятность метастазирования.
[Фото: Институт нейронаук UMH CSIC / Ángela Nieto ]