Когда клетки опухоли начинают поражать близлежащие ткани, появляется риск метастаза, и лечить рак становится гораздо сложнее. Ученые из института Кюри выяснили, как клетки рака молочной железы проникают за пределы опухоли.
Базальная мембрана вокруг молочной железы служит барьером для раковых клеток. Для проникновения за пределы этого барьера требуется три белка, еще один отвечает за доставку необходимых ферментов к нужному месту. Благодаря этим открытиям стали понятнее ранние механизмы формирования метастазов при раке молочной железы. Эти находки являются важным шагом в изучении методов ранней идентификации высокоинвазивных опухолей, а также блокирования процессов формирования метастазов.
Опухоль состоит из плотно прилегающих друг к другу клеток. Эпителиальные клетки покрывают внешнюю поверхность, подобно нашей коже, они тесно связаны друг с другом. Такое плотное расположение внешних клеток жизненно важно для функционирования всего организма, поэтому каждая эпителиальная клетка остается на своем месте до тех пор, пока не погибнет. Но иногда они отделяются от общего слоя. В процессе эмбрионального развития такое отделение очень важно – мигрирующие клетки дают начало новым тканям. Однако, когда такое происходит с клетками опухоли, это часто приводит к образованию метастазов.
Опухолевые клетки накапливают ошибки, они становятся полностью бесконтрольными, вне всяких правил. Некоторые из них отделяются от опухоли посредством сложных и непонятных механизмов. Группа ученых из Института Кюри (UMR 144 CNRS/Institut Curie) взялась за изучение того, как раковые клетки (в данном случае рака молочной железы), «освобождаются от оков».
Раковая клетка пытается «сбежать». Изображение получено при помощи электронного микроскопа. Раковая клетка (фиолетового цвета) находится на слое матригеля (зеленого цвета), который моделирует базальную мембрану, отделяющую опухоль от других тканей организма. Высокоинвазивная клетка проникает через слой матригеля и «оказывается на свободе».
Молочная железа отделена от близлежащих тканей базальной мембраной, которую опухолевым клеткам нужно преодолеть, чтобы продолжить свой путь по организму. Для того, чтобы прорваться через эту преграду, опухолевые клетки сначала образуют выпячивания, инвадоподии, которыми прикрепляются к базальной мембране. Затем они производят большое число протеаз, которые ослабляют белки внеклеточной протеиновой матрицы. Эти протеазы создают отверстия в базальной мембране, через которые раковые клетки могут вырваться на свободу.
Исследователи использовали модель метастатических клеток рака молочной железы. В первой своей публикации они показали, что белки sec3, sec8 и IQGAP1 участвуют в переноске пузырьков с протеазами к инвадоподии. Без этих белков пузырьки не могут прикрепиться к концам инвадоподии, поэтому у раковых клеток прорвать защитный барьер не получается. Перед тем, как протеазы смогут ослабить мембрану, они сначала должны быть выпущены из пузырьков.
Во второй публикации ученые показали, что белок Vamp7 растворяет пузырьки с протеазами у мембраны клетки. И только потом уже протеазы, оказавшись на концах инвадоподий, разрушают базальную мембрану молочной железы. Дезактивация белка Vamp7 сильно ослабляет способность раковых клеток ослаблять внеклеточную протеиновую матрицу.
Таким образом, раковые клетки могут покинуть молочную железу только по завершении целого ряда модификаций. Исследователи показали, как опухолевые клетки используют клеточные механизмы для отделения от основной ткани, после чего они могут распространиться по телу и образовать метастазы.
Эти находки помогут объяснить, почему одни виды рака молочной железы гораздо агрессивнее других, а также обнаруживать высокоинвазивные опухоли на ранних этапах. Возможно, это даст начало разработке методов блокирования инвазии опухоли.
