Устранение трансформированных клеток, которые могут инициировать рак, необходимо для поддержания целостности ткани. В новом исследовании ученые из Токийского научного университета показывают, как этот механизм регулируется клеточным процессом «аутофагии». Они обнаружили, что интактные аутофагические вакуоли незаменимы в опосредовании конкурентной элиминации раковых клеток. И наоборот, нарушение аутофагии предотвращает элиминацию клеток, тем самым способствуя размножению раковых клеток. Эти открытия прокладывают путь к разработке новых противораковых методов лечения.

Поддержание здоровой клеточной популяции представляет собой динамический процесс. При этом нездоровые клетки уничтожаются с помощью защитного механизма, называемого «клеточной конкуренцией». Этот процесс важен, так как нездоровые клетки или клетки, которые со временем накопили вредные «генетические мутации», могут инициировать образование рака. Конкуренция клеток достигается за счет здоровых нормальных клеток. Здоровые клетки окружают мутировавшие раковые клетки с помощью различных механизмов, запускающих удаление клеток. Кроме того, эпителиальные клетки* применяют независимый от гибели клеток механизм. Такой механизм известен как «апикальная экструзия», для распознавания и устранения трансформированных клеток. Хотя роль апикальной экструзии в клеточной конкуренции хорошо изучена,

«Аутофагия» — это процесс, при котором клетки разлагаются и перерабатывают клеточные компоненты. Нарушение регуляции аутофагии связано с различными заболеваниями, включая несколько видов рака. Известно, что аутофагия способствует росту и выживанию раковых клеток на поздних стадиях. Но предыдущие исследования показали, что аутофагия может играть профилактическую роль на ранних стадиях рака. Регулирует ли аутофагия раннее разрушение раковых клеток посредством клеточной конкуренции?

Доктор Шунсуке Кон, младший доцент Токийского научного университета, вместе с Эйлмой Актер и группой исследователей изучили потенциальную регулирующую роль аутофагии в клеточной конкуренции.

Изучая возможное взаимодействие между аутофагией и конкуренцией клеток, исследователи использовали клеточные линии, в которых конкуренция клеток запускается RasV12 (белок, вызывающий рак). Доктор Кон объясняет: «Ранее мы показали, что когда небольшое количество мутантных клеток образуется в нормальном эпителиальном слое путем активации вызывающего рак гена Ras, мутантные клетки элиминируются в просвет как клетки-неудачники. Это происходит как результат клеточной конкуренции между нормальными эпителиальными клетками и мутантными клетками Ras».

Используя RasV12-индуцированную мозаичную модель конкуренции клеток (здоровые + мутантные раковые клетки) и мечение флуоресцентным белком, команда обнаружила интересный набор результатов. Они показали, что RasV12-трансформированные клетки имеют повышенное количество аутофагосом (структур, содержащих деградируемое цитоплазматическое содержимое). Кроме того, они отметили нарушение лизосом, структур, которые сливаются с аутофагосомами и опосредуют расщепление их содержимого; что, вероятно, вызвало увеличение аутофагосом. Это, в свою очередь, нарушило «аутофагический поток» (показатель аутофагической деградации) в RasV12-трансформированных клетках.

Затем они показали, что накопленные аутофагосомы и поврежденные лизосомы облегчают апикальную элиминацию трансформированных (раковых) клеток посредством клеточной конкуренции. Эти результаты предполагают, что интактные или «недеградируемые» аутофагосомы важны для процесса элиминации. Интересно, что когда исследователи удалили ген аутофагии, ATG-5, в клетках, индуцированных RasV12, они отметили нарушение клеточной конкуренции, опосредованной аутофагией, и элиминацию трансформированных клеток. Точно так же клетки с нарушениями аутофагии проявляли устойчивость к элиминации на мышиной модели и в конечном итоге приводили к хроническому панкреатиту или воспалению протоков в поджелудочной железе, что подтверждает их более ранние результаты.

Вместе эти данные подчеркивают роль аутофагии в конкурентной элиминации мутантных раковых клеток и тканевом гомеостазе (балансе). Исследование проливает свет на роль аутофагии в профилактике рака на ранних стадиях и открывает возможности для разработки новых противораковых препаратов.

В этом контексте доктор Кон отмечает: «Разработка противораковых препаратов, нацеленных на аутофагию, интенсивно ведется во всем мире. Поскольку было обнаружено, что роль аутофагии различается в зависимости от стадии прогрессирования рака, противораковые стратегии, учитывающие стадии прогрессирования рака может повысить эффективность лечения».

Аутофагия, несомненно, становится невоспетым героем, помогающим удалять клетки, вызывающие рак!

* Эпительные клетки — тип клеток, которые составляют внешние и внутренние поверхности тела, такие как кожа и внутренние органы.