Ученые из Университета Южной Алабамы и Техасского центра медицинских наук обнаружили неизвестный механизм, с помощью которого раковые клетки усиливают свои способности к метастазированию. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, злокачественные образования буквально «крадут» энергетические станции — митохондрии — у нейронов, что дает раковым клеткам дополнительную мощь для выживания при распространении по организму.
Раковые клетки высасывают энергию из нейронов при образовании метастазов
Ученые из Университета Южной Алабамы и Техасского центра медицинских наук показали, как раковые клетки буквально воруют энергетические станции — митохондрии — у нейронов. Злокачественные образования протягивают к нервным клеткам ультратонкие трубочки и высасывают через них митохондрии, получая дополнительную мощь для распространения по организму.
Раковые клетки (красные, с ядрами, окрашенными в синий цвет) выращивают тонкие трубки, чтобы высасывать митохондрии из нервных клеток (зеленые). Simon Grelet and Gustavo Ayala
Метастазы — это вторичные очаги злокачественной опухоли, которые образуются при распространении раковых клеток от первичного новообразования в другие органы и ткани через кровеносную или лимфатическую систему. Именно метастазирование делает рак особенно опасным и трудноизлечимым заболеванием.
Процесс воровства происходит через ультратонкие трубочки, которые раковые клетки протягивают к нейронам. Через эти структуры, напоминающие соломинки для питья, злокачественные клетки высасывают митохондрии — органеллы, отвечающие за производство энергии в клетке. Похищенные энергетические станции значительно увеличивают способность раковых клеток переносить стресс при движении через кровеносные сосуды во время метастазирования.
Как раковые клетки крадут митохондрии
Белые стрелки показывают установление контактов между нейроном и раковой опухолью.
Исследователи провели серию экспериментов на мышах с агрессивным раком молочной железы. Они обнаружили, что блокирование функции нейронов приводит к снижению метаболической активности раковых клеток, что подтверждает влияние нейронов на метаболизм опухолей. Дальнейшие наблюдения показали, что раковые клетки с «украденными» митохондриями производят больше энергии и лучше выживают в условиях, имитирующих путешествие от первичной опухоли к месту метастаза.
Особенно важным оказалось то, что в первичных опухолях относительно небольшая доля раковых клеток содержала украденные митохондрии, в то время как в метастатических опухолях мозга эта пропорция была значительно выше. Аналогичная картина наблюдалась у людей — метастатические опухоли содержали больше митохондрий, чем первичные.
3D-реконструкция показывает перенос через туннельные нанотрубки между клетками периферийной нервной системы и раковыми клетками. Красной стрелкой показана структура туннельных нанотрубок, белыми стрелками — перенесенные митохондрии.
«Теперь у нас есть новый виновник метастазирования, а значит, и новая мишень для блокирования метастазов», — отмечает соавтор исследования Саймон Грелет.
Работа раскрывает новый аспект взаимодействия раковых клеток с нервной системой и может стать основой для разработки инновационных методов лечения, направленных на предотвращение метастазирования — главной причины смертности от рака.