Оптическая визуализация выявила метаболические взаимодействия клеток рака
Современные оптические изображения помогли выявить метаболическую активность, приводящую к росту раковой опухоли, исследователям из лаборатории Skala Исследовательского института Моргриджа в г. Мэдисон, штат Висконсин, США. 21 января об этом сообщают на сайте новостей науки EurekAlert.
В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые описывают, как раковые клетки могут перехватывать метаболическую активность некоторых нераковых клеток поджелудочной железы, чтобы стимулировать рост опухоли.
Один из авторов статьи Рупса Датта поясняет выбор направления исследования тем, что рак поджелудочной железы является редким, но плохо диагностируемым и смертельным видом рака с пятилетней выживаемостью около 10%. Если рак дал метастазы, то этот показатель снижается до 3%. Причем возможности его лечения крайне ограничены.
«Это один из самых страшных видов рака, потому что, как только вы обнаружите, что у человека рак поджелудочной железы, часто бывает слишком поздно, так как симптомы отсутствуют, — говорит Датта. — Показатель выживаемости настолько низок, потому что в момент его обнаружения вы ничего не можете сделать».
Используя современные оптические изображения, исследователи из лаборатории Skala изучили метаболическую активность, которая приводит к росту опухоли, надеясь, что лучшее понимание микроокружения опухоли может привести к новым методам лечения.
Когда раковые клетки начинают размножаться, частью микроокружения опухоли является внеклеточный матрикс (ECM), представляющий сеть из молекул, которые помогают обеспечить структуру клеток, составляющих поджелудочную железу.
Во внеклеточном матриксе присутствуют нераковые клетки, такие как иммунные клетки, фибробласты и органоспецифические клетки, поддерживающие структуру органа, такие как звездчатые клетки поджелудочной железы (PSCs). Именно взаимодействие между раковыми клетками и PSCs является ключом к размножению (пролиферации) клеток рака и их выживанию.
«Раковые клетки могут „нанимать“ нераковые клетки для работы на них. Они как будто находятся под чарами раковой клетки. Они принесут им питательные вещества и всё необходимое, чтобы раковая клетка могла выжить», — разъясняет доктор Датта.
Исследователи объединили раковые клетки поджелудочной железы и PSCs в органоидную модель — трехмерную среду клеточной культуры в гелеобразной матричной структуре, которая достаточно точно имитирует биологию живого органа или опухоли.
Оптическая метаболическая визуализация при этом позволяет исследователям визуализировать и измерять метаболические взаимодействия между клетками в режиме реального времени. Метод при этом является неинвазивным и не требует специальных меток, так как использует врожденную аутофлуоресценцию клеток для считывания вместо добавления других реагентов, которые могут повредить клетки.
Изменения в метаболизме измеряются восстановительно-окислительным и окислительно-восстановительным состоянием клеток, которое изменяется по мере того, как электроны передаются между молекулами внутри клетки, способствуя их росту и делению.
«Мы обнаружили, что в присутствии нераковых клеток, окислительно-восстановительное состояние раковых клеток становится более окисленным и движется в сторону пролиферации, — сообщает Датта. — Когда PSCs касались раковых клеток, они уменьшались».
Это взаимодействие между клетками предполагает, что раковые клетки могут преодолевать окислительно-восстановительное ограничение клеточного деления (пролиферации), напрямую взаимодействуя с PSCs и используя метаболический процесс для поддержки роста опухоли.
Как именно физическое взаимодействие между этими клетками приводит к изменениям окислительно-восстановительного состояния, еще предстоит выяснить. Но Датта надеется, что дальнейшее понимание этих взаимодействий в конечном итоге приведет к созданию лекарственной терапии, которая предотвратит размножение раковых клеток и развитие опухоли.
