Несмотря на эффективность современной лекарственной терапии при онкологических заболеваниях, полное избавление от злокачественного новообразования не всегда возможно: некоторые раковые элементы способны выживать после лечения и впадать в состояние покоя, характеризующееся прекращением деления. Новейшие научные данные свидетельствуют о том, что эти клетки могут способствовать формированию отдаленных очагов распространения болезни.

Целью химиотерапевтического воздействия является уничтожение аномальных клеток опухоли, однако некоторые из них не погибают, а переходят в состояние клеточного старения – необратимо прекращают размножение, но сохраняют жизнеспособность. В последнее время установлено, что подобные клетки продолжают оказывать активное воздействие на окружающие их ткани посредством выделения комплекса сигнальных веществ, известных как SASP (секреторный фенотип, связанный со старением). Предыдущие исследования в основном концентрировались на белковых составляющих этого синдрома, тогда как влияние метаболитов оставалось малоизученным.

Для оценки воздействия данных соединений ученые из Онкологического центра имени Эллен и Рональда Каплан при Вистаровском институте и Медицинской школы Университета Питтсбурга (США) использовали модель рака яичников, характеризующегося высокой степенью злокачественности – наиболее часто встречающейся и агрессивной форме этого заболевания. В рамках исследования был проведен комплексный анализ образцов опухолевой ткани у пациенток после химиотерапии, лабораторные эксперименты на клеточных культурах и трехмерных моделях органов, а также метаболомный и пространственный транскриптомный анализы. Полученные результаты были дополнительно подтверждены в ходе опытов на животных.

Особую убедительность представляет собой опыт, демонстрирующий, что при инъекции грызунам не самих клеток стареющего типа, а лишь среды, в которой они ранее находились, наблюдалось значительное усиление распространения опухоли по брюшной полости без влияния на скорость роста злокачественных образований. Это указывает на то, что инициировать данный процесс способны не сами клетки, пережившие химиотерапию, а вещества, которые они выделяют.

После того как из секретома было удалено значительное количество белков, его влияние на прогрессирование опухоли не исчезло. Это указывало на то, что ключевую роль играют иные компоненты. Анализ метаболомного профиля выявил резкое увеличение концентрации ряда соединений после наступления сенесценции (старения клеток), среди которых особенно заметна фруктоза. Последующие лабораторные испытания продемонстрировали, что именно это вещество провоцирует последовательность трансформаций, усиливающих способность злокачественных новообразований к инвазии и распространению.

В ходе исследования было установлено, что соседние опухолевые клетки активно захватывают фруктозу, что приводит до существенной перестройке их метаболизма. Как следствие, уменьшается уровень холестерина в клеточной мембране, ослабевает сцепление между клетками, и они легче отсоединяются от основного объема новообразования. Этот переход к более мобильному состоянию является одним из начальных этапов формирования отдаленных очагов заболевания – метастазов, заключили ученые.

Для подтверждения значимости фруктозы проводились эксперименты по последовательному подавлению различных стадий ее поступления и дальнейшей трансформации внутри клетки. Во всех случаях способность опухолевых клеток к отпотию заметно уменьшалась, что окончательно доказало важность данного метаболического пути.

В рамках отдельного эксперимента подопытные мыши были переведены на диету с избыточным содержанием фруктозы. У этих животных отмечалось более интенсивное распространение опухолевой массы. Однако исследователи акцентировали внимание на том, что полученные данные пока нельзя экстраполировать и применять к людям. Кроме того, это не означает, что употребление свежих плодов или продуктов с высоким содержанием сахара увеличивает вероятность метастазирования у пациентов с онкологическими заболеваниями; речь идет лишь о необходимости проведения дополнительных исследований в отношении влияния питания.
Ключевым прорывом оказалось выяснение ранее не до конца понятной роли метаболизма в процессе SASP. Ранее полагалось, что воздействие стареющих клеток на новообразования обусловлено преимущественно белками и молекулами воспалительных сигналов. Однако свежие результаты демонстрируют: небольшие метаболиты способны самостоятельно модифицировать поведение прилегающих раковых клеток.

Помимо этого, новая работа указывает возможности для создания инновационных терапевтических стратегий, включая сенолитики – лекарственные средства, направленно уничтожающие стареющие клетки, а также препараты, подавляющие выявленный метаболический процесс. Также ученые углубили понимание последствий химиотерапии: выжившие после лечения раковые элементы не следует рассматривать как бездействующий остаток опухоли.

Даже прекратив деление клеток, они продолжают оказывать воздействие на окружающие структуры и способны формировать среду, способствующую распространению онкологического процесса. Исследователи заключили о необходимости разработки комплексных методов лечения, которые будут не только уничтожать раковые клетки, но и устранять последствия клеточного старения. О своих заключениях они рассказали в статье для журнала Nature Aging.