Ученым давно известно, что опухоли могут красть митохондрии у соседних клеток. Но новая работа показала обратный процесс: раковые клетки сами активно отправляют свои митохондрии в здоровые ткани. Биохимик и клеточный биолог Сабине Вернер установила, что митохондриальный обмен при раке работает в обоих направлениях.
Рак превращает здоровые ткани в пособников через «агентурную сеть»
Ученые из Швейцарской высшей технической школы Цюриха обнаружили, что раковые опухоли способны перепрограммировать окружающие здоровые клетки, отправляя к ним свои митохондрии через микроскопические туннели. Эти «энергетические станции» клетки действуют как агенты влияния, заставляя нормальные ткани работать на рак.
Митохондрии (красные) перемещаются от раковых клеток (левая часть изображения) по нитевидной трубке (в центре) к клеткам соединительной ткани — фибробластам (правая часть изображения). Michael Cangkrama, Sabine Werner
Нанотрубки, через которые передаются митохондрии, представляют собой структуры диаметром всего 50-200 нанометров. Эти микроскопические «мосты» могут протягиваться между клетками на расстояние до нескольких клеточных диаметров. Открытые лишь в 2004 году, нанотрубки способны транспортировать не только митохондрии, но и другие органеллы, белки и сигнальные молекулы. В норме такой межклеточный обмен помогает тканям координировать свою работу и поддерживать здоровое состояние. Но раковые клетки используют эти мосты в своих целях.
Передача митохондрий от здоровой клетки с раковой.
Команда Вернер изначально не планировала охотиться за странствующими митохондриями. Исследователи изучали, как раковые клетки взаимодействуют с фибробластами — клетками соединительной ткани. Но они неожиданно обнаружили тонкую нитевидную структуру, соединяющую два типа клеток. Это оказались туннелирующие нанотрубки — узкие межклеточные «магистрали», по которым перемещаются митохондрии и другие органеллы и молекулы. Работа опубликована в журнале Nature Cancer.
Раковая «шпионская» сеть
В лаборатории команда наблюдала, как митохондрии из раковых клеток путешествуют в соседние фибробласты — явление, которое до сих пор не было описано. Этот приток митохондрий дал клеткам-получателям «гипербуст», как выразилась Вернер. Всего за 24 часа обогащенные митохондриями фибробласты начали расти быстрее и активировали гены, связанные с раком.
Межклеточные нанотрубки, по которым передаются митохондрии
Результаты показывают, что клетки были перепрограммированы митохондриями раковых клеток в настоящих «пособников» опухоли. Когда эти «перевербованные» фибробласты ученые вводили вместе с раковыми клетками в уши мышей, опухоли очень быстро вырастали.
Исследователи выявили ключевого игрока в процессе митохондриального переноса — белок MIRO2. Он доставляет митохондрии к краю клетки, где формируются туннели. Без MIRO2 раковые клетки не могут отправлять свои митохондрии к фибробластам. Вернер считает, что этот белок «определенно является интересной мишенью» для разработки новых методов терапии.
Хотя область исследований митохондриального переноса все еще находится в начальном состоянии, она быстро развивается и может привести к принципиально новым методам лечения.