Реснички: долго игнорируемая клеточная антенна, которая может вызывать рак или останавливать его

Вы, вероятно, знаете, что наши легкие выстланы похожими на волоски подвижными ресничками. Это крошечные микротрубочковые структуры на поверхности некоторых клеток или тканей. Они также есть в носу, дыхательных путях, а также в фаллопиевых трубах и семявыносящих протоках женской и мужской репродуктивных систем. Они двигаются, чтобы удалять микроорганизмы, жидкости и мертвые клетки из дыхательной системы и помогать транспортировать сперматозоиды и яйцеклетки.

Однако вы, скорее всего, не слышали о, возможно, более важном их "родственнике" — первичных ресничках.

Первичные реснички есть практически на всех клетках тела, но долгое время их считали нефункциональным рудиментарным органом. К тому же они присутствуют не всегда. Они отходят от центросомы — части клетки, которая разделяет ее во время деления — и появляются только на определенных стадиях клеточного цикла.

Первым признаком их важности стало понимание, что нарушение их формирования или функции может приводить к генетическим состояниям, известным как цилиопатии. Существует около 20 различных цилиопатий, они поражают примерно одного из 1000 человек. Это часто инвалидизирующие и угрожающие жизни состояния, затрагивающие множество систем органов. Они могут вызывать слепоту, глухоту, хронические респираторные инфекции, болезни почек, сердца, бесплодие, ожирение, диабет и другое. Симптомы и тяжесть сильно варьируются, что затрудняет классификацию и диагностику.

Как же сбой в работе маленькой органеллы, изначально считавшейся бесполезной, может приводить к такому разнообразию тяжелых симптомов? Оказалось, что реснички не только выглядят как антенны, но и действуют как они. Они заполнены белками, которые обнаруживают сигналы от других клеток или окружающей среды. Эти сигналы передаются в ядро клетки для запуска ответа. Например, такие ответы важны для регуляции нескольких ключевых сигнальных путей.

Когда это стало понятно, исследователи начали задаваться вопросом, могут ли изменения в структуре или функции ресничек, уровнях связанных с ними белков или их перемещении в другую часть клетки происходить из-за других заболеваний или даже сами их вызывать. Учитывая, что многие пути, регулируемые ресничками, могут стимулировать прогрессирование рака, изучение связи между ресничками и раком стало логичным шагом.

Реснички, сигналы и рак

Исследователи обнаружили, что при многих видах рака — включая рак почки, яичников, простаты, молочной железы и поджелудочной железы — в раковых клетках по сравнению со здоровыми соседними клетками явно не хватает первичных ресничек. Возможно, потеря ресничек была лишь ответом на рак, нарушающим нормальную регуляцию клетки. Но что, если она сама вызывала рак?

Меланомы — один из самых агрессивных типов опухолей у человека. Некоторые раковые клетки меланомы экспрессируют больше белка EZH2, чем здоровые клетки. EZH2 подавляет гены ресничек, поэтому злокачественные клетки имеют меньше ресничек. Эта потеря ресничек активирует некоторые канцерогенные сигнальные пути, что приводит к агрессивной метастатической меланоме.

Однако потеря ресничек не оказывает одинакового эффекта при всех видах рака. При одном из типов рака поджелудочной железы с увеличением метастазирования и снижением выживаемости пациентов коррелирует наличие, а не отсутствие ресничек.

Даже в рамках одного типа рака картина неоднозначна. Медуллобластомы — самые распространенные опухоли мозга у детей. Их развитие может стимулироваться одним из сигнальных путей, регулируемых ресничками, — hedgehog-сигнальным путем. Этот путь активен во время эмбрионального развития, но затем "засыпает". Однако при многих раках (включая медуллобластомы) hedgehog-сигналинг реактивируется и может стимулировать рост опухоли. Но исследования влияния ресничек при медуллобластомах показали, что они могут как стимулировать, так и защищать от этого рака, в зависимости от того, как изначально был нарушен hedgehog-путь.

Поскольку обнаружена такая сильная связь между ресничками и раком, исследователи также изучают, можно ли использовать терапию, нацеленную на эту структуру, для лечения рака. Одна из проблем при лечении — развитие устойчивости к противораковым препаратам. Многие мишени этих препаратов являются частью сигнальных путей, регулируемых ресничками. Ученые обнаружили, что блокирование роста ресничек в устойчивых к лекарствам раковых клеточных линиях может восстановить чувствительность к лечению.

То, что когда-то считалось просто эволюционным пережитком, оказалось ключевым для нашего понимания и лечения рака. Есть надежда, что дальнейшие исследования ресничек помогут распутать их сложную связь с раком и предоставят как новые знания о некоторых драйверах онкозаболеваний, так и новые мишени для терапии.