Экспериментальная модель рака яичников показывает влияние расположения здоровых клеток на метастазирование

Ежегодно в США рак яичников поражает более 20 000 женщин, отчасти из-за его склонности уклоняться от обнаружения и проявляться после метастатического распространения. Ключевой элемент для замедления метастазирования — понимание механизмов инвазии опухолевых клеток в ткани.

В журнале APL Bioengineering (издательство AIP Publishing) биофизики из Университета Висконсина объясняют, как микроскопические дефекты в выравнивании здоровых клеток могут изменять легкость инвазии клеток рака яичников в ткань. Используя экспериментальную модель, где клеточный состав имитирует выстилку брюшной полости, группа обнаружила, что нарушения в нормальном клеточном расположении, называемые топологическими дефектами, влияют на скорость инвазии опухолевых клеток.

«Моя лаборатория очень заинтересована в поиске способов замедлить метастазирование. Это исследование захватывающее, потому что демонстрирует уникальную роль организации нетуморных клеток в ускорении или замедлении этого процесса», — сказала автор Памела Криг. «Выявление факторов, регулирующих эту организацию, может помочь нам достичь нашей цели».

Топологические дефекты хорошо известны в мире физики, от квантовой теории поля до космологических явлений, но только начинают находить применение в медицине и биологии.

Модель группы состояла из одного слоя здоровых клеток, называемых мезотелиальными клетками — преобладающего типа клеток, покрывающих структуры внутри брюшной полости, где часто метастазирует рак яичников.

«Распространенный способ заполнения пространства — это упаковка, подобная сотам, где каждая "ячейка" была бы почти сферической», — сказал автор Джейкоб Нотбом. «Но в нашем случае мезотелиальные клетки были удлиненными, что делало сотовую упаковку невозможной».

Такое удлинение привело к областям с хорошо упорядоченными клеточными слоями и оставило другие области с дефектами выравнивания, создав топологические дефекты. Эти изъяны в выравнивании связаны с рядом микроскопических влияний, включая измененную плотность клеток, их движение и силы.

Исследователи поместили клетки рака яичников поверх слоя мезотелиальных клеток и сравнили, какое влияние расположение мезотелиальных клеток оказывает на прохождение опухолевых клеток через этот барьер.

Паттерны клеточного потока были разными вблизи дефектов: определенные дефекты вызывали внутренний поток клеток к центру дефекта. В этих местах внутреннего потока раковые клетки проходили через мезотелиальный барьер медленнее.

Помимо изучения влияния топографической организации на метастазирование раковых клеток, группа намерена исследовать причину возникновения топологических дефектов, надеясь найти способы направленного формирования клеточных паттернов для применения, например, в тканевой инженерии.

Статья «Topological defects in the mesothelium suppress ovarian cancer cell clearance» написана Цзюнь Чжан, Нин Ян, Памела Криг и Джейкоб Нотбом. Статья появится в APL Bioengineering 3 августа 2021 года.