Дослідники з Університету Каліфорнії в Сан-Дієго (США) виявили феномен міжклітинної сигналізації у ракових клітин, що дозволяє передавати від клітини до клітини стійкість до нестачі поживних речовин і лікарських препаратів. Розвиток стійкості відбувається завдяки запуску клітинної відповіді на специфічний тип стресу, що викликається накопиченням пошкоджених білків, який клітини навчилися стимулювати один у одного. Такий механізм дозволяє пухлини рости швидше, незважаючи на несприятливе оточення. Роботу опубліковано в журналі.
Ракові клітини, що живуть всередині пухлини, весь час відчувають нестачу кисню і поживних речовин. Погані умови існування призводять до розвитку всередині клітини різних видів стресових реакцій, які в нормі можуть запустити процес апоптозу, тобто клітинного самогубства. Однак є механізми, що дозволяють протидіяти внутрішньоклітинному стресу.
Одним з характерних явищ для пухлинних клітин є ендоплазматичний стрес, який розвивається в результаті накопичення в ендоплазматичному ретикулумі (клітинна органела, де зосереджений синтез білка) пошкоджених або неправильно згорнутих білків. У відповідь на ендоплазматичний стрес розвивається у відповідь сигнальний каскад (UPR - unfolded protein response), мета якого - знизити синтез білка і полагодити зіпсовані молекули за допомогою спеціальних помічників-шаперонів.
Вчені виявили, що ракові клітини при розвитку відповідного сигнального каскаду (UPR) виділяють розчинні молекули, які ініціюють запуск того ж механізму в навколишніх клітинах. Раніше було показано, що таким чином злоякісні клітини можуть маніпулювати клітинами імунітету, пригнічуючи захисну реакцію організму. У новій роботі дослідники зосередилися на взаємодії між пухлинними клітинами.
У культурі клітин раку простати людини вчені штучно викликали ендоплазматичний стрес, а потім поживне середовище, в якому сиділи стрессовані клітини, додавали до досвідчених клітин, як ракового походження, так і до нормальних. Сигнальні молекули з середовища викликали підвищення експресії молекулярних маркерів антистресової відповіді в оброблених клітинах. Такі клітини добре себе почували в бідному середовищі зі зниженим вмістом глюкози, а синтез факторів, що викликають апоптоз, в них був пригнічений. Крім підвищення виживаності, клітини з індукованим ендоплазматичним стресом виявилися стійкі до лікарських препаратів, у тому числі ніяк не пов'язаних з синтезом і деградацією білка, таких як паклітаксел.
На фінальній стадії експерименту клітини з активованою стійкістю прищепили мишам, щоб з'ясувати, як з них буде розвиватися пухлина. У порівнянні з контрольними мишами, яким вводили нестресовані клітини, пухлини у досвідчених мишей розвинулися швидше і були істотно більшого розміру.
Авторів роботи не цікавило, які саме сигнальні молекули клітини виділяють, щоб активувати сигнальний каскад у сусідів, проте молекулярний механізм розвитку стійкості вони встановили. Цього вже достатньо, щоб намагатися придушити розвиток стійкості. Схожий сигнальний каскад спостерігали біля примітивного хробака Caenorhabditis elegans, якому відповідь на ендоплазматичний стрес дозволяє подовгу голодувати, тому механізм, мабуть, є еволюційно консервативним.
Раніше ми писали, що для боротьби з лікарською стійкістю ракових клітин препарат можна упакувати в ДНК-орігамі.