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.

Новая роль аутофагии в конкурентном удалении раковых клеток Play

Видео кредит: Токийский университет науки

Поддержание здоровой клеточной популяции представляет собой динамический процесс, при котором нездоровые клетки уничтожаются с помощью защитного механизма, называемого «клеточной конкуренцией». Этот процесс имеет решающее значение, поскольку нездоровые клетки или клетки, которые со временем накопили вредные «генетические мутации» (дефекты в генах), могут инициировать образование рака. Конкуренция клеток достигается за счет здоровых нормальных клеток, которые окружают мутировавшие раковые клетки с помощью различных механизмов, запускающих удаление клеток. Кроме того, эпителиальные клетки (тип клеток, которые составляют внешние и внутренние поверхности тела, такие как кожа и внутренние органы) применяют независимый от гибели клеток механизм, известный 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. Хотя известно, что аутофагия способствует росту и выживанию раковых клеток на поздних стадиях, предыдущие исследования показали, что аутофагия может играть профилактическую роль на ранних стадиях рака. Регулирует ли аутофагия раннее разрушение раковых клеток посредством клеточной конкуренции?

Опираясь на эту гипотезу, доктор Шунсуке Кон, младший доцент Токийского научного университета, вместе с Эйлмой Актер и группой исследователей, в новом исследовании, недавно опубликованном в журнале Cell , изучили потенциальную регулирующую роль аутофагии в клеточной конкуренции. Отчеты .

Изучая возможное взаимодействие между аутофагией и конкуренцией клеток, исследователи использовали клеточные линии, в которых конкуренция клеток запускается RasV12 (белок, вызывающий рак). 

Ранее мы показали, что когда небольшое количество мутантных клеток продуцируется в нормальном эпителиальном слое путем активации вызывающего рак гена Ras, мутантные клетки элиминируются в просвет как клетки-неудачники. Это происходит в результате клеточной конкуренции между нормальными эпителиальными клетками и мутантными клетками Ras».

Д-р Шунсуке Кон, младший доцент Токийского научного университета

Используя RasV12-индуцированную мозаичную (здоровые + мутантные раковые клетки) модель конкуренции клеток и мечение флуоресцентным белком, команда обнаружила захватывающий 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 нарушением 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 д-р 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, стратегии борьбы с раком, учитывающие стадию прогрессирования рака, могут повысить эффективность лечения ».

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