Як кислотність пухлини допомагає поширенню раку?
Досліджуючи, що відбувається з клітинами в кислих областях пухлин, вчені виявили нову інформацію про інвазивність та поширення раку. Відкриття може призвести до кращого лікування агресивних пухлин.
Дослідники з Массачусетського технологічного інституту (MIT) у Кембриджі виявили, що кислі або низько pH рівні пухлини змінюють експресію генів у ракових клітинах таким чином, що роблять їх більш агресивними.
У статті, що з’являється в журналі Дослідження раку, вони описують, як, зменшуючи кислотність пухлини, їм вдалося змінити процес у мишей.
«Ацидоз пухлини, - каже автор першого дослідження Назанін Рохані, доктор філософії, який був докторантом в Інституті інтегративних досліджень раку Коха в Массачусетському технологічному інституті, коли вона завершила роботу, - спричиняє експресію молекул, що беруть участь у інвазії клітин та міграція.
"Це перепрограмування, яке є внутрішньоклітинною відповіддю на падіння позаклітинного рН, дає раковим клітинам здатність виживати в умовах низького рН і розмножуватися".
Метастазування та пухлинне середовище
Метастазування - це складний процес, завдяки якому ракові клітини стають рухливими, відокремлюються від первинних пухлин, вторгаються в сусідні тканини, мігрують, а потім створюють вторинні пухлини в інших частинах тіла.
Приблизно 9 із 10 смертей від раку "пов'язані з метастазами". Без метастазування рак був би набагато більш керованим та менш важким захворюванням.
Був час, коли вчені вважали, що можливість метастазувати пухлини залежить лише від змін ракових клітин.
Однак з того часу дослідники дізналися, що «злоякісне прогресування раку» також залежить від ракових клітин, які беруть участь у «складній мережі взаємодій» з іншими частинами тканини, що їх оточує, або мікросередовища пухлини.
Зараз серед вчених добре розуміють, що пухлини - це не просто колекції розмножуються ракових клітин, а «живі істоти», що містять багато різних типів клітин. Насправді складність пухлинної тканини «може навіть перевищувати» складність здорових тканин.
Дослідження, проведене доктором Рохані та її колегами, поповнює зростаючий обсяг знань про мікросередовища пухлини та їхній внесок у метастазування.
Картування кислотності пухлини
Попередні дослідження вже встановили, що кислотність в мікросередовищі пухлини сильно впливає на інвазивність раку. Однак не було зрозуміло, як змінюється кислотність пухлини і як це може змінити гени, щоб зробити пухлинні клітини більш інвазивними.
До недавнього дослідження переважала думка, що підвищена кислотність пухлин спостерігається в основному в місцях, де не страждає кров.
Для свого дослідження дослідники MIT використовували «рН-зонд» для карти кислотності пухлин раку молочної залози у мишей.
Коли рН-зонд виявляє клітину в кислому середовищі, він вставляє невелику молекулу білка в мембрану клітини. Таким чином, дослідники можуть мітити та ідентифікувати клітини в кислих областях пухлини.
На своє здивування, команда виявила, що кислотні ділянки були присутні не лише в гіпоксичних або зголоднених киснем кишенях всередині пухлин. Поверхні пухлин - там, де вони з’єднуються зі стромою або “структурною тканиною”, яка їх оточує - також містять кислі ділянки.
Це відкриття припустило, що кисневе голодування не є основною причиною кислотності пухлин. При детальному вивченні вчені виявили іншу причину кислотності мікросередовища на поверхні пухлини.
Зниження кислотності пухлини
Виявилося, що метаболізм багатьох клітин на поверхні пухлин молочної залози змінився аеробним гліколізом. Цей тип метаболізму виробляє молочну кислоту, що робило мікросередовище пухлини більш кислим.
У цих кислих ділянках поверхні пухлини клітини змінили свої гени, щоб увімкнути процеси, що сприяють інвазії та метастазуванню.
Активовані гени включали ген, який бере участь у розвитку ембріонів і виробляє білок, який сприяє міграції клітин через кров. Інший - це той, який робить клітини пухлини більш здатними проникати в навколишні тканини.
В іншому наборі експериментів команда виявила, що зниження кислотності мікросередовища пухлини повертає експресію генів майже до нормальної норми.
Дослідники знижували кислотність пухлин у мишей, додаючи бікарбонат натрію в питну воду. Інші дослідження також виявили, що це зменшує метастазування у мишей.
Старший автор дослідження Френк Б. Гертлер, який є професором біології в Массачусетському технологічному університеті, каже, що люди не переносять гідрокарбонат натрію, і тому це не буде відповідним потенційним лікуванням для них.
"Інші методи, які більш фокусно спрямовані на підкислення, можуть мати велике значення".
Професор Френк Б. Гертлер
