Исследователи из Медицинской школы Стэнфорда определили первую стволовую клетку рака мочевого пузыря человека и показали, как она работает, чтобы избежать естественной защиты организма.
"Мы впервые обнаружили этот сигнал «не ешь меня» в стволовой клетке солидного рака," сказал Ирвинг Вайсман, доктор медицины, Вирджиния & D.K. Людвиг, профессор клинических исследований в области исследований рака в медицинской школе. "Сейчас мы делаем все возможное, чтобы посмотреть на другие опухоли, чтобы увидеть, является ли это универсальной стратегией для всех или большинства раковых стволовых клеток." Если это так, сигнал может быть ценной терапевтической мишенью для многих типов рака.
Вайсман, который руководит Стэнфордским институтом биологии стволовых клеток и регенеративной медицины, также является членом Стэнфордского онкологического центра. Он является старшим автором работы, которая будет опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences в августе. 3. Его лаборатория недавно опубликовала в журнале Cell два исследования, показывающих, что стволовые клетки лейкемии человека используют одну и ту же защитную молекулярную сигнатуру на своей поверхности, чтобы уклоняться от клеток, называемых макрофагами, которые поглощают и уничтожают больные или раковые клетки.
Подобно пчелиным маткам, раковые стволовые клетки постоянно пополняют свои запасы "улей" опухолевых клеток. Терапия, убивающая рабочих, может уменьшить размер опухоли и уменьшить симптомы заболевания, но в конечном итоге будет безуспешной, если не удалит также стволовые клетки, работающие за кулисами.
Текущее исследование поддержали дар Джима и Кэролайн Прайд. В 2002 году пара посетила выступление Вайсмана, в котором он обсудил возникшую тогда идею раковых стволовых клеток. Джим Прайд, у которого был диагностирован рак мочевого пузыря, подошел к Вайсману после выступления и предложил спонсировать научного сотрудника – доктора философии Кейта Сисона Чана – для исследования, существует ли стволовая клетка рака мочевого пузыря.
"Вся концепция раковых стволовых клеток заключается в том, что они часто устойчивы к современным методам лечения," сказал Чан, который является первым автором работы, "и, по крайней мере, в случае рака мочевого пузыря, они способствуют прогрессированию болезни." Исследователи считают, что идентификация и отслеживание этих клеток может быть одним из способов мониторинга статуса опухоли, а нацеливание на клетки для разрушения может быть хорошим способом искоренить рак. Хотя Прайд умер из-за болезни в 2004 году, его дар запустил эксперименты, необходимые для получения финансирования проекта от Национального института здравоохранения.
Существует два основных типа рака мочевого пузыря: один, который поражает мышцы вокруг мочевого пузыря и метастазирует в другие органы, а другой остается ограниченным слизистой оболочкой мочевого пузыря. В отличие от более поддающегося лечению неинвазивного рака, который составляет около 70 процентов случаев рака мочевого пузыря, инвазивная форма в значительной степени неизлечима. Хотя около 15 процентов неинвазивных видов рака в конечном итоге становятся инвазивными, в настоящее время не существует диагностического метода, который мог бы предсказать, какой из них будет прогрессировать.
Чан использовал маркеры стволовых клеток рака груди, чтобы идентифицировать субпопуляцию клеток рака мочевого пузыря человека со стволовыми клетками: клетки образовывали опухоли при трансплантации мышам с ослабленной иммунной системой. Затем он посмотрел, какие гены экспрессируются в этих клетках сильнее, чем в других клетках рака мочевого пузыря из той же опухоли. Он обнаружил, что большинство, но не все, неинвазивный рак мочевого пузыря экспрессирует более низкие уровни этих генов, чем инвазивный рак. Дальнейшие исследования показали, что аномальный неинвазивный рак с более высокими уровнями экспрессии генов ведет себя более агрессивно: около 80 процентов рецидивируют в течение 25 месяцев после первоначального диагноза, тогда как только около 20 процентов опухолей с низкой экспрессией имеют такое же значение.
"Тот факт, что нам удалось выделить субпопуляцию этих видов рака, которые станут инвазивными, является важным шагом в выявлении тех, которые будут более опасными," сказал Чан. "Возможно, будет возможно следить за развитием опухоли, анализируя уровни экспрессии этих генов."
Чан обнаружил особенно интересный ген, кодирующий молекулу на поверхности клетки под названием CD47. Из предыдущих исследований в лаборатории Вайсмана он знал, что CD47 предотвращает поглощение лейкозных клеток макрофагами путем связывания с молекулой на поверхности макрофага. Блокирование этого взаимодействия с антителом, специфичным для CD47, позволяет макрофагам заглатывать лейкозные клетки. Когда он провел аналогичный эксперимент со стволовыми клетками рака мочевого пузыря в пробирке, произошло то же самое – макрофаги человека начали разрушать раковые клетки.
"Лейкоз полностью отличается от эпителиального рака мочевого пузыря," сказал Чан, "поэтому было очень интересно увидеть, что эти два вида раковых стволовых клеток используют схожий механизм для выхода из макрофагов. Также очень интересно обнаружить, что макрофаги, похоже, играют такую важную роль в прогрессировании рака."
В настоящее время исследователи изучают, экспрессируется ли CD47 на высоком уровне в других раковых стволовых клетках, и обдумывают способы помочь циркулирующим макрофагам лучше проникнуть в солидные опухоли – всегда с прицелом на терапию.
"Джим знал, что результаты наших исследований будут для него слишком поздно," сказал Вайсман, который посетил Прайда в больнице перед его смертью, "но он надеялся, что они помогут другим."
Источник: Медицинский центр Стэнфордского университета (новости: в сети)