Известно, что с типами клеток в раковой опухоли творится полный хаос. Дело в том, что в разных частях злокачественного образования они активируют различные гены и в результате принимают совершенно разные размеры и формы. Но команда биологов из Университета Дьюка всё равно очень удивилась, когда в недрах опухоли лёгких были найдены миниатюрные элементы желудка и кишечника.

Дальнейшее исследование, результаты которого были опубликованы в издании Developmental Cell, показало,

что наличие или отсутствие всего одного определённого гена действует как стрелка на железнодорожных путях и направляет развитие клетки в совершенно разных направлениях.

Ведущий автор исследования Пурушотхама Рао Тата (Purushothama Rao Tata) большую часть своей карьеры изучал ткань лёгких, клетки которой проявляют невероятную пластичность при регенерации после травм. И однажды он задался вопросом, могут ли некоторые из открытых им правил нормальной регенерации клеток проявляться при развитии рака.

Учёный сосредоточил внимание на немелкоклеточном раке лёгких, который является наиболее распространённым типом рака этого органа и самым смертоносным онкологическим заболеванием в мире. Вначале он проанализировал данные проекта «Атлас ракового генома» (The Cancer Genome Atlas), который систематизирует данные о генетических мутациях, приводящих к возникновению рака. Тут-то и выяснилось, что очень часто в клетках немелкоклеточного рака лёгких отсутствовал ген NKX2-1, который отвечает за превращение стволовых клеток в строительные блоки лёгочной ткани. При этом в них активировался ряд генов, связанных с желудочно-кишечным трактом.

На самом деле, имея совершенно разные функции, клетки лёгких достаточно тесно связаны с клетками желудка, потому что во время раннего развития оба типа образуются из одних и тех же клеток-предшественников. Поэтому Тата предположил, что потеряв ключевой ген, они просто меняют направление своего развития в сторону ближайших «родственников».

Чтобы проверить эту догадку, Тата и его коллеги провели серию экспериментов с генетически модифицированными мышами. Сначала исследователи блокировали работу гена NKX2-1 в лёгочной ткани грызунов. После этого под микроскопом они заметили структуры, которые не только выглядели в точности как элементы слизистой желудка, но и производили пищеварительные ферменты.

Убедившись, что простая генетическая манипуляция способна заставить клетки изменить путь развития, учёные усложнили задачу. На этот раз помимо отключения NKX2-1 они решили дополнительно активировать ещё два известных онкогена – SOX2 и KRAS. Оказалось, что при одновременных манипуляциях с NKX2-1 и SOX2, в опухоли начинают развиваться клетки передней кишки, а в случае с NKX2-1 и KRAS – средней и задней кишки.

Наконец, исследователи разработали новую технологию и вырастили миниатюрные копии опухоли лёгкого для проверки, может ли их злокачественное развитие объясняться факторами окружающей среды. Оказалось, что генетические изменения справляются с этой задачей без посторонней помощи.

«Раковые клетки делают всё возможное, чтобы выжить, – рассказывает Тата в пресс-релизе университета. – Биологи давно подозревают, что они могут меняться, уклоняясь от направленной на определённый тип клеток химиотерапии, но механизмы этого явления были им неизвестны».

Теперь, когда онкологи вооружены новой информацией, они могут взяться за пересмотр методов лечения, как минимум, для пациентов с раком лёгких. Главное, что предстоит сделать – это найти способ блокировать пластичность клеток, чтобы они не смогли избежать действия лекарственных препаратов. И, как знать, может быть именно эти знания помогут, в конце концов, полностью уничтожать злокачественные опухоли с первого раза.

Что же касается Тата и его команды, то в ближайшее время учёные планируют продолжать исследовать механизмы возникновения резистентности в клетках опухоли лёгких на своих миниатюрных моделях.

Напомним, что в проекте «Вести.Наука» (nauka.vesti.ru) существует специальный раздел, в котором собраны материалы об изучении рака и методах борьбы с ним. Например, из них можно узнать, как опухоль «определяет», чем её будут лечить, или о том, в чём секрет невероятно успешного противостояния этому заболеванию слонов, слепышей и голых землекопов.