Поскольку эпителиальные клетки вызывают 85 процентов всех видов рака, эта работа может иметь последствия не только для рака груди. Резюме результатов было опубликовано 3 марта в журнале Journal of Cell Biology.
Эпителиальные клетки выстилают внутренние и внешние органы по всему телу. Команда сосредоточила свою работу на эпителиальных клетках молочной железы, которые образуют протоки, по которым в груди проходит молоко. «Опухолевые клетки должны разорвать свои связи с другими эпителиальными клетками, чтобы покинуть грудь и образовать метастазы в других частях тела», — объясняет Эндрю Эвальд, доктор философии, доцент кафедры клеточной биологии и онкологии Университета Джонса Хопкинса. Школа медицины.
Для своего исследования команда Эвальда удалила небольшие кусочки ткани молочной железы у нормальных мышей и вырастила их в гелях, имитирующих их естественную среду обитания. Используя цветные белки для маркировки различных типов клеток, они смогли использовать микроскопы, чтобы наблюдать, как поведение клеток зависит от генетики клеток.
Первым белком, который они изучили, был Е-кадгерин, который находится на поверхности большинства эпителиальных клеток и используется для соединения эпителиальных клеток друг с другом. По словам Эвальда, E-кадгерин похож на липучку, которая скрепляет эпителиальные клетки, и его отсутствие часто связано с раком груди у человека.
В одном эксперименте команда удалила белок из нормальных клеток молочной железы мыши и наблюдала, что произошло. Ожидая, что клетки полностью разъединятся и самостоятельно переместятся в окружающий гель, исследователи с удивлением обнаружили, что большинство эпителиальных клеток остались соединенными друг с другом, хотя их организация была нарушена. Некоторые из эпителиальных клеток действительно проникали в гель, но обычно в виде «столбиков», состоящих из одного ряда, которые оставались соединенными с тканью. Аналогичный результат наблюдался на живых мышах.
«Чтобы опухолевые клетки дали метастазы, они должны начать взаимодействовать с белками вне опухоли и, в конечном итоге, начать действовать самостоятельно», — говорит Элиа Шамир, аспирант лаборатории Эвальда и ведущий автор исследования. «Когда мы удалили E-кадгерин, эпителиальные клетки начали больше взаимодействовать с белками в геле, но они не потеряли контакта с остальной тканью молочной железы».Во второй серии экспериментов команда включила ген Twist1, который, как считается, влияет на активность многих генов, необходимых для преобразования групп стационарных эпителиальных клеток в независимые мобильные клетки. Результат, говорят они, был драматичным. В течение 24 часов после включения Twist1 десятки отдельных клеток начали перемещаться за эпителиальную границу в гель за ее пределами.
Опять же, аналогичные результаты были получены при повторении эксперимента на живых мышах.Удивительно, но исследователи говорят, что, когда они заставили эпителиальные клетки, лишенные E-кадгерина, включить Twist1, клетки больше не могли выходить в гель в виде отдельных клеток. Вместо этого они создали множество «столбцов» клеток, которые не отделялись от ткани молочной железы. Эти результаты предполагают, что для отслоения и миграции одноклеточных клеток, вызванных Twist1, на самом деле требуется присутствие E-кадгерина — белка Velcro, который помогает связывать клетки вместе. «Это открытие довольно противоречиво, — говорит Эвальд, — и мы очень хотим понять биологию, лежащую в основе этого».
Поскольку известно, что Twist1 влияет на активность многих генов, исследователи начали сужать, какой из этих генов отвечает за клеточное распространение, свидетелями которого они стали. Обладая этой информацией, они надеются найти новые средства предотвращения метастазов.
«Наша цель — улучшить результаты для пациентов с метастатическим раком груди, и эта работа приближает нас на один шаг к этому», — говорит Эвальд.