Раковая клетка «снимает повязку» для распространения
Новое исследование показало, что раковые клетки распространяются, включая и выключая способности чувствовать окружение, двигаться, скрываться и образовывать новые опухоли.
Ученые из Университета Рединга обнаружили, что эта чувствительность к окружению — ключевая способность, которая делает небольшие группы раковых клеток более эффективными в распространении, чем другие клетки опухоли.
Исследователи разработали новый метод, сочетающий эволюционную биологию и искусственный интеллект, чтобы детальнее, чем когда-либо, изучить движение и форму раковых клеток и понять, почему некоторые из них легче перемещаются в разные части тела и образуют новые опухоли.
Они обнаружили, что некоторые клетки демонстрируют очевидную «осведомленность» и способность реагировать на окружение, что ранее считалось утраченным при раке. Это означает, что они могут адаптировать свою форму, чтобы эффективнее преодолевать барьеры, такие как стенки кровеносных сосудов или конкурирующие клетки, и размножаться в других местах.
Результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the Royal Society B, могут помочь объяснить, почему некоторые виды рака оказываются более агрессивными, чем другие. В будущем это позволит врачам нацеливаться на эти «суперклетки» до их распространения, повышая шансы пациентов на выздоровление.
Как проходило исследование
Ученые сначала провели образец клеток рака молочной железы через процесс естественного отбора, чтобы получить группы с улучшенными чертами подвижности или колонизации.
- Часть клеток поместили в «полосу препятствий», имитирующую движение по телу человека, а наиболее успешные выделили в группу с сильными чертами подвижности.
- Другим позволили расти в небольшом фрагменте легкого крысы, напоминающем ткань, где образуются опухоли, чтобы сформировать группу сильных колонизаторов.
Эти две группы клеток сравнили с контрольной группой в лаборатории, чтобы детально изучить различия между ними и понять, что делает одни клетки лучше других в движении.
Ключевое открытие
Для наблюдения за поведением клеток в пластиковых чашках использовали компьютерную программу, которая анализировала их форму и движение гораздо быстрее человека.
Было замечено, что подвижные клетки, расположенные более плотно, меняли форму быстрее, чтобы избегать соседних клеток, а в более разреженной среде меняли форму реже. Это говорит о том, что они способны повышать или понижать свою пространственную осведомленность в зависимости от окружения, чтобы быть более эффективными в любой среде.
Цитата исследователя
Джордж Батлер, математический биолог из Университета Рединга, руководивший исследованием, сказал: «В отличие от здоровых клеток человека, считалось, что раковые клетки рано теряют чувство окружения в процессе прогрессирования рака, то есть они фактически «завязаны глаза» и сосредоточены на репликации для образования первичной опухоли. Наши наблюдения впервые показали, что некоторые раковые клетки могут снова включать эту осведомленность, «снимая повязку», чтобы помочь им эффективнее перемещаться в другие места».
Перспективы метода
Новые методы анализа компьютерного зрения, разработанные командой, также могут быть использованы в других контекстах, например, для измерения образования тромбов или отслеживания движения сперматозоидов.