Исследование механики клеток делает химиотерапию более щадящей
Злокачественные опухолевые клетки легче подвергаются механической деформации, чем нормальные, что позволяет им мигрировать по организму. В Институте ядерной физики Польской академии наук в Кракове исследовали механические свойства клеток рака простаты, обработанных наиболее часто используемыми противоопухолевыми препаратами. По мнению учёных, существующие лекарства можно применять эффективнее и в меньших дозах.
Ключевой фактор метастазирования
В раке ключевым фактором, способствующим образованию метастазов, является способность опухолевых клеток к механической деформации. Ещё в 1999 году физики из IFJ PAN показали, что раковые клетки деформируются механически легче, что позволяет им эффективнее просачиваться через узкие сосуды.
Механические свойства клетки определяются элементами её цитоскелета:
Микротрубочки (из белка тубулина)
Актиновые филаменты
Промежуточные филаменты (из белков вроде кератина или виментина)
Исследование действия препаратов
В новом исследовании использовали коммерчески доступную линию клеток рака простаты человека DU145, выбранную за её лекарственную устойчивость. Учёные сосредоточились на эффектах трёх распространённых препаратов:
- Доцетаксел — стабилизирует микротрубочки, повышает жёсткость клеток, затрудняет миграцию.
- Винфлунин и колхицин — дестабилизируют микротрубочки, клетки могут мигрировать, но не способны делиться из-за нарушенных функций цитоскелета.
Измерения механических свойств с помощью атомно-силового микроскопа проводили через 24, 48 и 72 часа после обработки. Наибольшие изменения наблюдались через трое суток. Это позволило определить две концентрации препаратов:
- Высокую — уничтожающую клетки.
- Низкую — при которой клетки выживают, но их механические свойства изменяются.
Взаимодействие элементов цитоскелета
Комбинация измерений механических свойств с изображениями конфокального и флуоресцентного микроскопов позволила наблюдать известный эффект: при повреждении микротрубочек часть их функций берут на себя актиновые филаменты.
- Эффект винфлунина наиболее заметен в области ядра, но компенсируется актиновыми филаментами, поэтому клетка остаётся достаточно жёсткой, чтобы продолжать размножаться.
- Через 48 часов после введения наиболее заметны эффекты доцетаксела, в основном на периферии клетки. Этот факт также указывает на возросшую роль актиновых филаментов и означает, что терапию следует дополнять препаратом, действующим на эти филаменты.
Практические выводы
Исследование показывает, что вопрос эффективности низких концентраций противоопухолевых препаратов действительно заслуживает внимания. Если понять механизмы действия отдельных лекарств, можно сохранить — а иногда даже повысить — их текущую эффективность, одновременно снизив побочные эффекты химиотерапии. Это сделает лечение более дружественным к пациенту, что должно положительно сказаться не только на физическом здоровье, но и на психическом настрое, столь необходимом в борьбе с раком.