Рак – это больше, чем просто скопление бесконтрольно растущих клеток. Исследователи из DKFZ и Технического университета Дрездена экспериментально доказывают, почему опухоли так трудно поддаются лечению.
Рак является одной из наиболее частых причин смерти во всем мире. Большинство этих смертей связано не с исходной опухолью, а с ее распространением на другие части тела – так называемыми метастазами. Как только раковые клетки отрываются от исходной опухоли и перемещаются по крови или лимфатической системе, болезнь становится практически неизлечимой.
Подробности читайте после рекламы
Но почему рак так трудно победить? Ответ кроется в способности раковых клеток дифференцироваться, постоянно изменяться, адаптироваться и уклоняться от лечения. В последние годы исследователи все больше понимают, что опухоли — это не однородные структуры, а скорее сложные, развивающиеся системы.
Долгое время было неясно, как именно формируются и растут опухоли. Сегодня обсуждаются две основные модели: стохастическая модель и модель раковых стволовых клеток.
Стохастика против стволовых клеток: как растут опухоли согласно моделям
Согласно стохастической модели, каждая раковая клетка обладает способностью либо делиться, либо дифференцироваться. Обновится ли раковая клетка или дифференцируется – это вопрос случая.
С другой стороны, новая модель раковых стволовых клеток предполагает, что только небольшая группа особых клеток — раковые стволовые клетки — ответственны за рост и поддержание опухоли. Эти клетки обладают свойствами, очень похожими на свойства нормальных стволовых клеток: они могут не только обновляться, но и дифференцироваться в разные типы клеток.
Однако обе модели не являются взаимоисключающими. Раковые стволовые клетки, безусловно, могут подвергаться случайным процессам, описанным в стохастической модели.
Подробности читайте после рекламы
Исследование DKFZ: когда раковые стволовые клетки спят в костном мозге
Раковые стволовые клетки считаются наиболее опасными клетками опухоли. Зачастую они составляют лишь очень небольшую часть опухолевой массы, но в значительной степени ответственны за развитие, рост и распространение рака.
Исследователи из Немецкого онкологического исследовательского центра смогли показать, что раковые стволовые клетки обладают свойствами, которые делают их устойчивыми к радиации и химиотерапии. Профессор Андреас Трампп из Немецкого онкологического исследовательского центра обнаружил еще одну причину устойчивости к терапии стволовых клеток крови в костном мозге: они избегают лечения, впадая в своего рода глубокий сон, из которого их пробуждают только в случае крайней необходимости.
Однако химиотерапия в основном влияет на делящиеся клетки. Спящие стволовые клетки избегают воздействия лекарств.
Почему рак возвращается после лечения
Результат: опухоль значительно уменьшается, но после лечения оставшиеся раковые стволовые клетки снова образуют опухоль. Возникает рецидив.
Предполагается, что раковые стволовые клетки ответственны за образование метастазов. В настоящее время они обнаружены при целом ряде видов рака, таких как рак крови, рак молочной железы, толстой кишки и простаты и даже опухоли головного мозга.
Опухоль – это не масса одинаковых клеток. Сейчас эта идея считается устаревшей. Новые результаты показывают, что рак часто структурирован строго иерархически: наверху находятся раковые стволовые клетки, которые, в свою очередь, производят большое количество простых раковых клеток.
Опухоли разнообразны и адаптируются
Исследователи говорят о гетерогенности опухоли. Это разнообразие возникает в результате генетических изменений и влияния окружающей среды на опухоль. Раковые клетки в разных участках опухоли могут иметь разные мутации и вести себя по-разному.
Международная исследовательская группа под руководством ученых из Центра междисциплинарных цифровых наук Дрезденского технического университета добилась ценного прогресса в понимании гетерогенности опухолей. Их исследование проливает свет на сложную взаимосвязь между необратимыми генетическими изменениями и обратимыми поведенческими адаптациями опухолевых клеток.
Исследователям удалось показать, что адаптивность опухолевых клеток вносит решающий вклад в гетерогенность внутри опухолей. Эта способность к адаптации называется фенотипической пластичностью, и, конечно, она существует и у здоровых организмов и органов.
ТУ Дрездена: Дифференциация в опухоли
Исследовательская группа из Технического университета Дрездена разработала новый модельный подход для описания индивидуальных генетических и негенетических свойств раковых клеток. Исследование показывает, что клетки на краю опухоли развиваются в сторону более быстрой миграции, а внутри опухоли – в сторону более быстрого роста.
Результаты также показывают, что шансы на терапевтический успех значительно ниже в опухолях с высокой фенотипической пластичностью. Это открытие предлагает новое объяснение гетерогенных закономерностей у пациентов с глиобластомой, особенно злокачественной опухолью головного мозга.
