Обнаружен механизм распознавания раковых клеток иммунной системой

  • 22 июня, 2017
    0 Comments

    Биологи из Массачусетского технологического института (США) проследили судьбу клеток с неправильно разошедшимися при делении хромосомами. Такие клетки посылают провоспалительные сигналы и с помощью специальных белков на своей поверхности сигнализируют, что их необходимо убить. На эти сигналы реагируют клетки врожденного иммунитета — натуральные киллеры. Вероятно, этот механизм позволяет организму вовремя избавиться от потенциальных раковых клеток. Исследование опубликовано в журнале Developmental Cell.

    Наследственная информация в соматических клетках нашего организма упакована в 23 пары хромосом. Перед клеточным делением этот набор удваивается, и в процессе митоза хромосомы поровну расходятся по дочерним клеткам. Если при расхождении произошел сбой, в дочерних клетках может оказаться неправильное количество хромосом. Это явление называется анеуплоидией. В норме такие клетки погибают, однако известно несколько генетических синдромов, обусловленных анеуплоидией, случившейся на ранних стадиях эмбрионального развития. Например, при синдроме Дауна в клетках оказывается лишняя копия 21 хромосомы. На самом деле у человека количество таких болезней можно пересчитать по пальцам, так как клетки строго контролируют все процессы, связанные с удвоением ДНК, и в случае обнаружения ошибок останавливают клеточный цикл и запускают программу апоптоза.

    Несмотря на то, что в норме анеуплоидия соматических клеток — очень редкое событие, для раковых клеток это практически диагностический признак. Девяносто процентов опухолей содержат клетки с лишними или отсутствующими хромосомами. Часто увеличение количества копий каких-то генов вместе с целой хромосомой помогает клеткам метастазировать или приобрести устойчивость к лекарствам. Генетическая нестабильность помогает раковым клеткам эволюционировать.

    Ученые решили выяснить, что будет происходить с клетками, если искусственно помешать хромосомам правильно разойтись при делении. В эксперименте были взяты «бессмертные» клетки эпителия человека, которые можно считать моделью раковых клеток. Исследователи добавляли в питательную среду токсины, препятствующие нормальному расхождению хромосом, и наблюдали за клетками при помощи прижизненной микроскопии.

    Девяносто процентов клеток, несмотря на хромосомные аномалии, продолжало делиться. В результате они сформировали сложные кариотипы, то есть наборы хромосом, которые тем не менее успешно проходили через клеточный цикл. Механизм активации апоптоза у них при этом не работал. Можно сказать, что исследователи воочию наблюдали эволюцию раковых клеток. 

    Однако десять-пятнадцать процентов клеток все же остановили клеточный цикл и начали подавать сигналы о том, что с ними что-то не так. В частности, они начали продуцировать цитокины — сигналы, запускающие воспаление. Исследователи предположили, что в ответ на провоспалительные сигналы должна произойти активация клеток врожденного иммунитета — так называемых натуральных киллеров, которые специализируются на раковых и зараженных вирусами клетках.

    Для начала авторы проверили, экспонируют ли мутантные клетки наружу какие-либо белки, по которым киллеры могут их узнать. Действительно, количество таких маркеров на их поверхности оказало повышено. Тогда авторы работы подсадили киллеров к популяции анеуплоидных клеток и через микроскоп проследили за судьбой последних (видео в оригинале статьи). Оказалось, что киллеры эффективно распознают анеуплоидные клетки и убивают их. При этом киллеры не трогали нормальные клетки, находясь в их компании. 

    Таким образом, авторы работы открыли механизм, согласно которому клетки иммунитета на ранней стадии распознают и уничтожают клетки, которые могут переродиться в раковые, причем последние сами сигнализируют им о своем состоянии. Однако для этого необходимо, чтобы клетки вовремя распознали аномалию и остановили деление. Уже переродившиеся клетки теряют чувствительность к неполадкам и изобретают самые странные механизмы, чтобы продолжать делиться. 

    Оригинал: Дарья Спасская https://nplus1.ru/news/2017/06/20/aneuploidy-NK

  • Экспертная колонка

    27 марта 2017

    Термин «стволовые клетки» придумал русский ученый А.А. Максимов еще в начале прошлого века, исследуя процесс кроветворения, затем А.Я. Фриденштейн доказал наличие других, не только кроветворных стволовых клеток. С тех пор мировая наука существенно продвинулась в изучении этого вопроса.

    Сегодня известно, что стволовые клетки являются основой самоподдержания и обновления организма человека. Установлено, что они входят в состав не только костного мозга, но и соматических и висцеральных тканей нашего организма. С различной степенью регулярности эти клетки обновляются, тем самым поддерживая здоровье человека на должном уровне.

    Некоторые клетки организма обновляются раз в две недели, а другие – раз в год, третьи – не обновляются совсем (например, нейроны), однако возраст и болезни уменьшают их количество. Таким образом, резерв стволовых клеток, «перезагружающих» и «ремонтирующих» наш организм истощается. Стало очевидно, что нужно повышать их потенциал, для чего можно, например, изымать стволовые клетки из организма, приумножать их в сотни, тысячи раз и вводить обратно. Кроме того, ученые с помощью стволовых клеток научились выращивать ткани и некоторые органы.

    Однако академик считает, что это не решит проблемы, потому что благодаря развитию медицины продолжительность жизни человека растет с каждым годом. Это может приводить к тому, что будет появляться все больше пациентов, которые будут нуждаться в органах для трансплантации: сердце, почках, печени, легких.

    Решение проблемы и логичное развитие регенеративной медицины он видит не в том, чтобы искусственно вырастить орган и подсадить его человеку (своего рода «паллиативное решение проблемы»), но научиться контролировать обновление клеток и программировать эту регенерацию внутри человеческого организма.

  • Видео недели

    За последние десятилетия Регенеративная медицина бурно эволюционировала, вовлекая и объединяя новые достижения в области молекулярной медицины, клеточных технологий, геномного инжиниринга и 3D принтинга, разнообразив арсенал инструментов в клинической практике. Новая эра Регенеративной медицины способствует повышению качества жизни за счет таргентной терапии и появления искусственных тканеинженерных конструкций. Кроме того, активно тестируются нанороботы, которые были бы способны выполнять in vivo манипуляции.

  • Twitter лента