Как пластичность клеток ведет к метастазам рака

Примерно 90% смертей от рака являются результатом метастазирования — способности рака распространяться из первичной опухоли и формировать новые опухоли по всему телу, часто в легких, печени и мозге. Метастазирование опирается на способность раковых клеток адаптироваться к различным тканевым средам по всему телу, получая неправомерный доступ к разнообразным "руководствам", хранящимся в нашем генетическом коде, включая генные программы, которые обычно доступны только на ранних этапах человеческого развития.

Сегодня исследователи Мемориального онкологического центра Слоун Кеттеринг (MSK) используют инновационные подходы, такие как технология одноклеточного секвенирования и сложные вычислительные инструменты, чтобы осветить способность раковых клеток приобретать новые черты, применяя эти находки для лечения или предотвращения метастазирования.

На пленарном заседании на ежегодной встрече Американской ассоциации исследований рака (AACR) в 2024 году Дана Пир, председатель программы вычислительной и системной биологии в Институте Слоун Кеттеринга в MSK, выделила три недавних исследовательских сотрудничества между ее лабораторией и другими лабораториями в MSK, которые пролили новый свет на способность раковых клеток адаптироваться и распространяться.

Способность раковых клеток запускать новые программы ученые назвали пластичностью. Так что рак не изобретает колесо заново, а использует генные программы, существующие для других биологических целей. В первом исследовании, представленном на AACR, ученые сотрудничали для изучения различий в активных генных программах в первичных и метастатических опухолях у пациентов с распространенным раком толстой кишки.

Исследование показало, что клетки первичной опухоли в основном используют программы, все еще ассоциируемые с кишечными клетками, в то время как метастазы часто теряют свое наследие как кишечные клетки и принимают характеристики плоскоклеточных или нейроэндокринных клеток, что помогает им вторгаться и выживать в новых тканевых контекстах и делает их более устойчивыми к лечению.

Второе исследование рассматривало метастазы, собранные от одного пациента с раком поджелудочной железы, который пожертвовал свое тело для исследований в рамках программы "Последнее желание" MSK. Исследование показало, что эти клонированные клетки способны адаптироваться к давлению и метаболическим требованиям очень разных сред, используя разные генные программы для процветания в разных местах.

Третье исследование показало, как пластичность может быть использована против раковых клеток. Оно привело к клиническому испытанию для пациентов с лептоменингеальными метастазами, когда рак распространился на жидкость и ткани спинного мозга и головного мозга. Исследование показало, что раковые клетки могут выживать в этой сложной среде, перепрограммируя себя, чтобы выиграть конкуренцию за железо, которое способствует их росту, одновременно предотвращая получение достаточного количества железа иммунными защитниками в этой области.

На основе этого открытия врачи в MSK теперь определяют, может ли препарат под названием дефероксамин быть эффективным лечением лептоменингеальных метастазов, помогая удалять железо из спинномозговой жидкости. И хотя конечная цель - прямое воздействие на пластичность - еще не достигнута, MSK стремится к достижению этой цели благодаря сильному сотрудничеству между лабораторными и клиническими исследованиями, доступу к передовым инструментам секвенирования в сочетании с высочайшей вычислительной экспертизой и значительному количеству врачей-ученых, которые сосредоточены как на уходе за пациентами, так и на поиске новых способов лечения их заболеваний.