Клетки рака легких, составляющие инвазивную группу, играют особые роли в качестве лидеров и последователей, которые зависят друг от друга в плане мобильности и выживания, сообщают ученые в Nature Communications.
«Различия между лидерами и последователями – и их взаимозависимость – могут быть ключами к будущим методам лечения, направленным на ослабление или предотвращение метастазирования рака», – говорит старший автор Адам Маркус, доктор философии, доцент кафедры гематологии и медицинской онкологии в Институте рака Уиншип и школе Университета Эмори. медицины.
«Мы обнаруживаем, что лидерская и ведомая клетки имеют симбиотические отношения и зависят от каждой в плане выживания и вторжения», – говорит он. "Поскольку метастатическое вторжение – самый смертоносный аспект рака, наша цель – найти агентов, которые нарушают эти симбиотические отношения."
Маркус и бывшая аспирантка Джессика Конен, доктор философии, начали с наблюдения за поведением массы клеток рака легких, заключенных в трехмерный протеиновый гель. Клетки обычно слипаются, но иногда несколько клеток выходят из массы, как щупальца, с ведущей клеткой на конце.
«Мы увидели, что, когда лидерская ячейка отделилась или неожиданно умерла, последователи больше не могли двигаться», – говорит Конен, теперь докторант в MD Anderson. «В одном конкретном фильме мы видели, как лидерская ячейка выходит из остальных ячеек, а затем, кажется, понимаем, что за ним никто не следил. Он действительно сделал 180 и вернулся, чтобы забрать клетки, чтобы принести с собой."
SaGA разделения лидеров и последователей
Чтобы изучить, что отличает клетки-лидеры и последователи друг от друга, Маркус и Конен разработали методику маркировки культивируемых клеток с помощью лазера, тем самым изменяя их цвет с флуоресцентного зеленого на красный, а затем выделяя эритроциты.
Они называют эту технику SaGA для пространственно-временного геномного и клеточного анализа.
После изоляции лидерные клетки сохраняют свое агрессивное поведение и имеют отличительную форму.
При добавлении к очищенным последователям лидерные клетки восстановят подвижность последователей и инвазивное поведение, подобное щупальцам, даже если лидеры составляют всего 1 процент смеси. По словам Маркуса, хотя состояние лидерной ячейки устойчиво, последователи будут «порождать» новых лидеров через месяц или два роста культуры.
Лидеры демонстрируют несколько отличий от клеток-последователей в паттернах включения или выключения генов. Например, лидерные клетки секретируют больше VEGF (фактора роста сосудистого эндотелия), чем последователи.
VEGF важен для роста кровеносных сосудов и является мишенью противораковых препаратов, таких как бевацизумаб, коммерчески известный как Авастин. Сами по себе лидерные клетки не нуждаются в VEGF для инвазивного поведения, но VEGF, по-видимому, важен для формирования групп, потому что это фактор мобильности, который лидеры обеспечивают последователей.
Напротив, то, что последователи предоставляют лидерам, – это способность расти и выживать. При росте отдельно от последователей лидеры увеличивают свою численность медленнее, имеют неустойчивые клеточные циклы и имеют больше «пузырей», которые представляют собой выпуклости на клеточной мембране.
Как выяснили исследователи, контакт с последователями решает эти проблемы.
Другие молекулярные различия между лидерами и последователями включают генерирующую тягу активность FAK (focal adhesion kinase) в лидерных клетках и способствующую росту передачу сигналов Notch у последователей – оба потенциальных пути для разрушения симбиотических отношений между лидерами и последователями. Соответствующий документ о потенциальном использовании ингибиторов FAK против рака легких был недавно опубликован в JCI Insight Маркусом и его коллегами.
Коллективное вторжение
В документе Nature Communications рассматриваются клетки рака легких; подобный феномен коллективной инвазии, возглавляемой отличительными клетками, наблюдался при раке груди, но разные гены и биохимические пути, по-видимому, важны в каждой системе.
«Я думаю, что то, что необходимо для коллективного вторжения, будет зависеть от экологических стрессов, с которыми сталкиваются раковые клетки, и это может измениться в зависимости от лечения», – говорит Маркус.
Как описано, метод SaGA зависит от наличия в клетках сначала фотоконвертируемого флуоресцентного зеленого белка, называемого Dendra. Лаборатория Маркуса сейчас проверяет, могут ли аналогичные подходы работать при изучении органоидов опухолей, полученных от онкологических больных, с использованием Dendra или фотоконвертируемых красителей.
Маркус подчеркивает, что SaGA можно применять к дополнительным типам клеток или средам, а также к другим типам поведения раковых клеток, таким как устойчивость к лекарствам. Его лаборатория продолжает изучать генетические и / или эпигенетические основы различий между лидерными и подчиненными клетками.