Рыба-зебра дает новую надежду на излечение рака

Визуализация опухолевого роста у рыбы-зебры впервые выявила, как вновь образовавшиеся раковые клетки вовлекают иммунную систему в распространении заболевания. Исследование английских и итальянских ученых открывает путь к разработке методов лечения рака на ранних стадиях его развития. Это важное открытие - результат сотрудничества ученых Великобритании (Университет Бристоля и Университет Манчестера) и Италии (Институт молекулярной онкологии, Милан) - опубликовано в открытом он-лайн доступе в журнале PLoS Biology.

Чтобы отследить в живой клетке поведение и взаимодействие опухолеобразующих и иммунных клеток прозрачной рыбы-зебры с помощью визуализации, ученые Университета Бристоля (University of Bristol) пометили их разноцветными флуоресцентными метками.

Исследование показало, что, если предотвратить контакт белых клеток крови с предшественниками раковых клеток, размножение раковых клеток замедляется. Этот факт дает основания предположить, что белые клетки крови – клетки иммунной системы – способны стимулировать развитие заболевания, способствуя процессу каким-то ростовым сигналом. Интересно, что химическое соединение, притягивающее два вида клеток друг к другу – это перекись водорода, обычно используемая в качестве дезинфицирующего средства или антисептика. В организме перекись водорода является побочным продуктом метаболизма.

Говоря о проведенной работе, профессор клеточной биологии Школы биохимии и Школы физиологии и фармакологии Бристольского университета Пол Мартин (Paul Martin) отмечает: «С помощью визуализации самых ранних взаимодействий между раковыми клетками и окружающей их средой мы показали, что, начиная с самых ранних стадий развития, опухоли не просто удается избежать уничтожения иммунной системой. Скорее, она переманивает иммунную систему на свою сторону, заставляя врожденный компонент иммунитета стимулировать ее рост».

Ученые использовали метод включения человеческого онкогена HRAS в пигментные клетки (меланоциты) кожи эмбрионов рыбы-зебры, находящихся на ранней стадии развития. На рыбе-зебре в качестве объекта исследования они остановились потому, что эта рыбка сохранила многие молекулярные и клеточные особенности образования опухолей, наблюдаемые у млекопитающих. Кроме того, рыба-зебра - почти прозрачна, что облегчает наблюдение за перемещением и ростом ее клеток. Исследователи следили за первыми часами и днями развития эмбрионов, и, когда они подросли, некоторые клетки были трансформированы в раковые с помощью онкогена HRAS. Оказалось, что такие трансформированные клетки активно привлекают клетки врожденного компонента иммунной системы. Ученые получили аналогичные результаты при внедрении HRAS в различные, в том числе слизисто-секреторные, клетки, а также при использовании другого онкогена – SRC. Они установили, что опухолевые клетки вырабатывают перекись водорода и что иммунные клетки притягиваются к раковым по ее градиенту.

Снятые исследователями видеофильмы показывают, что иммунная система, по всей видимости, поглощает раковые клетки в попытке уничтожить их. Однако другие клетки образуют цитоплазматические нити, связывающие их с раковыми клетками, и в некоторых случаях раковые клетки, по-видимому, притягивают иммунные клетки назад, если те начинают уходить из этой области. Чтобы убедиться, что опухоль избегает уничтожения или даже «эксплуатирует» иммунные клетки, ученые заблокировали иммунный ответ тремя различными способами: они предотвратили развитие иммунных клеток в течение трех первых дней жизни эмбрионов и, отдельно, применили две различные стратегии ограничения синтеза перекиси водорода. Во всех трех случаях клеткам иммунной системы не удавалось мигрировать к раковым. И каждый раз, когда иммунный ответ был заблокирован, образовывалось меньше раковых клеток.

«Видеофильмы об эмбрионах рыбы-зебры дают нам первое представление о том, как клетки иммунной системы определяют присутствие и затем пытаются уничтожить рак на самых ранних стадиях его развития. Теперь мы можем более детально разобраться с тем, почему клетки иммунной системы, кажется, способствуют росту молодых раковых клеток, и найти способы, как направить их на поиск и уничтожение» - добавляет профессор Мартин.

По материалам

Zebrafish Provide New Hope for Cancer Treatment

Статья: Live Imaging of Innate Immune Cell Sensing of Transformed Cells in Zebrafish Larvae: Parallels between Tumor Initiation and Wound Inflammation

Подписаться на рассылку "Нанотехнологии в медицине и биологии"