Впервые измерена физическая сила, с которой раковые клетки вторгаются в здоровые ткани

Международное исследование под руководством Университета Сент-Эндрюс впервые позволило напрямую измерить силу, которую раковые клетки прикладывают при инвазии. Это открытие дает новое понимание процессов, которое может привести к разработке будущих методов лечения рака.

Исследование, проведенное совместно с Медицинским колледжем Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке и опубликованное в журнале Science Advances, также показало, что сила, которую рак оказывает, связана с его способностью атаковать и разрушать здоровые ткани организма.

Многие виды рака образуют инвадоподии — крошечные выступы размером около тысячной доли миллиметра. Они способствуют вторжению в здоровую ткань, выделяя ферменты, которые переваривают окружающую среду.

Хотя ранее выдвигалась гипотеза, что инвадоподии оказывают механическое усилие, участвующее в инвазии рака, прямые измерения оставались недостижимыми. Исследование под руководством профессора Мальте Гатера использовало клетки, служащие моделью рака головы и шеи, и искусственную копию здоровой ткани для изучения силы, которую раковые клетки прикладывают при вторжении.

Международная команда ученых применила недавно разработанную интерферометрическую технику визуализации силы, которая обеспечивает разрешение в пиконьютоны. Это позволило количественно оценить силы инвадоподий в клетках и отследить их динамику во времени.

Исследователи сравнили усилие, создаваемое отдельными выступами, с их способностью разрушать внеклеточный матрикс — основной компонент здоровой ткани. Они также изучили механические эффекты подавления инвадоподий с помощью генетической модификации раковых клеток.

Профессор Мальте Гатер: «Давно известно, что на поверхности раковых клеток есть маленькие точки, которые выделяют химические вещества для разрушения окружающей ткани. Наша работа теперь подтверждает, что эти точки также толкают ткань и, скорее всего, действуют как химически усиленная механическая дрель, позволяющая раку вторгаться в здоровые клетки».

Профессора Сегалл и Пристровски из Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна: «Технология визуализации силы, разработанная в Сент-Эндрюсе, в сочетании с клеточно-биологическими подходами дает нам новое окно для выяснения механизмов инвазии рака и новые возможности для ее подавления».

Связывая биофизические и биохимические характеристики инвадоподий, исследование предлагает новый взгляд на инвазию рака, который в будущем может помочь определить биомеханические мишени для терапии рака.