КАК КИСЛОТНОСТЬ ОПУХОЛИ СПОСОБСТВУЕТ РАСПРОСТРАНЕНИЮ РАКА?

Изучая, что происходит с клетками в кислых областях опухолей, ученые обнаружили новую информацию об инвазивности и распространении рака. Открытие может привести к более эффективному лечению агрессивных опухолей.

Новое исследование изучает, как кислая среда способствует распространению опухоли.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в Кембридже обнаружили, что кислые области опухоли или области с низким pH изменяют экспрессию генов в раковых клетках, делая их более агрессивными.

В статье, которая появляется в журнале Исследования рака, они описывают, как, уменьшив кислотность опухоли, они смогли обратить вспять процесс у мышей.

«Опухолевый ацидоз», - говорит автор первого исследования Назанин Рохани, доктор философии, которая после завершения работы работала научным сотрудником Института интегративных исследований рака при Массачусетском технологическом институте им. Коха, «вызывает экспрессию молекул, участвующих в клеточной инвазии и миграция.

«Это перепрограммирование, которое является внутриклеточной реакцией на падение внеклеточного pH, дает раковым клеткам способность выживать в условиях низкого pH и размножаться».

Метастазы и опухолевое окружение

Метастазирование - это сложный процесс, посредством которого раковые клетки становятся мобильными, отделяются от первичных опухолей, проникают в близлежащие ткани, мигрируют, а затем создают вторичные опухоли в других частях тела.

Примерно 9 из 10 смертей от рака «связаны с метастазами». Без метастазов рак был бы гораздо более управляемым и менее тяжелым заболеванием.

Было время, когда ученые полагали, что вероятность метастазирования опухолей зависела только от изменений раковых клеток.

Однако с тех пор исследователи узнали, что «злокачественное прогрессирование рака» также зависит от раковых клеток, участвующих в «сложной сети взаимодействий» с другими частями окружающей их ткани или микросредой опухоли.

В настоящее время ученые хорошо понимают, что опухоли - это не просто скопления размножающихся раковых клеток, но «живые существа», состоящие из множества различных типов клеток. Фактически, сложность опухолевой ткани «может даже превосходить» сложность здоровых тканей.

Исследование, проведенное д-ром Рохани и ее коллегами, дополняет растущий объем знаний о микросреде опухолей и их вкладе в метастазирование.

Картирование кислотности опухоли

Предыдущие исследования уже установили, что кислотность в микросреде опухоли оказывает сильное влияние на инвазивность рака. Однако было неясно, как изменяется кислотность опухоли и как она может изменять гены, делая опухолевые клетки более инвазивными.

До недавнего исследования преобладало мнение, что высокая кислотность опухолей возникает в основном в районах с кислородным голоданием и плохим кровоснабжением.

В своем исследовании исследователи из Массачусетского технологического института использовали «pH-зонд», чтобы составить карту кислотности в опухолях рака груди у мышей.

Когда pH-зонд обнаруживает клетку в кислой среде, он вставляет небольшую молекулу белка в клеточную мембрану. Таким образом, исследователи могут пометить и идентифицировать клетки в кислых областях опухоли.

К своему удивлению, команда обнаружила, что кислотные области присутствуют не только в гипоксических или кислородно-голодных карманах внутри опухолей. Поверхности опухолей - там, где они соединяются со стромой или «структурной тканью», которая их окружает, - также содержат кислые области.

Это открытие показало, что кислородное голодание не было основной причиной кислотности опухолей. При более тщательном исследовании ученые обнаружили другую причину кислотности микросреды на поверхности опухоли.

Снижение кислотности опухоли

Оказалось, что метаболизм многих клеток на поверхности опухолей груди изменился на аэробный гликолиз. Этот тип метаболизма производит молочную кислоту, которая делает микросреду опухоли более кислой.

В этих кислых участках поверхности опухоли клетки изменили свои гены, чтобы включить процессы, способствующие инвазии и метастазированию.

В число активированных генов входят гены, которые участвуют в развитии эмбриона и продуцируют белок, который способствует миграции клеток через кровоток. Другой - тот, который делает опухолевые клетки более способными проникать в окружающую их ткань.

В другом наборе экспериментов команда обнаружила, что снижение кислотности микроокружения опухоли почти вернуло экспрессию генов к норме.

Исследователи снизили кислотность опухоли у мышей, добавив бикарбонат натрия в питьевую воду. Другие исследования также показали, что это уменьшает метастазирование у мышей.

Старший автор исследования Фрэнк Б. Гертлер, профессор биологии в Массачусетском технологическом институте, говорит, что люди не переносят бикарбонат натрия, и поэтому это не было бы подходящим потенциальным лечением для них.