«Мы обнаруживаем, что поведение раковых клеток определяется не только биохимическими сигналами, но и биомеханическими сигналами от физической среды опухоли», – сказал старший автор Цзин Ян, доктор философии, доцент фармакологии и педиатрии.
При раке груди плотные скопления коллагеновых волокон делают опухоль более жесткой, чем окружающие ткани. Вот почему опухоли груди чаще всего обнаруживаются наощупь – они кажутся тверже, чем нормальная ткань груди. Но также известно, что повышенная жесткость опухоли коррелирует с прогрессированием опухоли и метастазированием, а также с плохой выживаемостью.
Чтобы определить, как жесткость ткани влияет на поведение опухоли, команда биологов-онкологов и биоинженеров использовала гидрогелевую систему для изменения жесткости трехмерных культур клеток груди от той, которая обычно наблюдается в нормальных молочных железах, до высокой жесткости, характерной для опухолей молочной железы. Они обнаружили, что высокая жесткость заставляет белок TWIST1 терять свой молекулярный якорь и перемещаться в ядро клетки. В ядре TWIST1 активирует гены, которые позволяют клеткам рака груди проникать в окружающие ткани и метастазировать в другие места тела.
Исследователи также сравнили мышиные модели рака груди человека с якорем TWIST1, белком G3BP2, и без него.
Без G3BP2 опухоли были более инвазивными и приводили к большему количеству метастазов в легких по сравнению с опухолями с G3BP2.
Исследователи обнаружили, что тот же механизм действует и при раке груди у человека. Анализ образцов пациентов с раком груди у человека показал, что пациенты с более жесткими опухолями (то есть опухолями с более организованными структурами коллагена) не выживают до тех пор, пока пациенты с более податливыми опухолями с дезорганизованным коллагеном.
Пациенты с низким уровнем G3BP2 и более жесткими опухолями имели еще более короткую продолжительность жизни. Корреляции были настолько очевидны, что команда могла использовать эти факторы – уровни белка G3BP2 и организацию коллагена – для прогнозирования результатов лечения пациента.
«Затем мы хотим понять, как именно клетки интерпретируют механические сигналы в биологические реакции», – сказал Лоран Фаттет, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Янга, который руководил исследованием, вместе с бывшим аспирантом Спенсером Вей. "Этот перекрестный диалог между биомеханической микросредой опухоли и взаимодействием отдельных раковых клеток может когда-нибудь предоставить новые терапевтические стратегии для замедления распространения рака."