Как киселинността на тумора помага за разпространението на рака?
Проучвайки какво се случва с клетките в киселинни области на тумори, учените разкриха нова информация за инвазивността и разпространението на рака. Откритието може да доведе до по-добро лечение на агресивни тумори.
Изследователи от Масачузетския технологичен институт (MIT) в Кеймбридж установиха, че киселинните или ниско рН туморни области променят генната експресия в раковите клетки по начини, които ги правят по-агресивни.
В статия, която се появява в списанието Изследване на рака, те описват как чрез намаляване на киселинността на тумора са успели да обърнат процеса при мишки.
„Туморната ацидоза“, казва авторът на първото изследване д-р Назанин Рохани, който е бил докторант в Института за интегрирани изследвания на рака на Кох в Масачузетския технологичен институт, когато е завършила работата си, „поражда експресията на молекули, участващи в клетъчна инвазия и миграция.
„Това препрограмиране, което е вътреклетъчен отговор на спад в извънклетъчното рН, дава на раковите клетки способността да оцеляват при условия с ниско рН и да се размножават.“
Метастази и туморна среда
Метастазирането е сложният процес, чрез който раковите клетки стават подвижни, отделят се от първичните тумори, нахлуват в близката тъкан, мигрират и след това създават вторични тумори в други части на тялото.
Около 9 на 10 от всички смъртни случаи от рак „са свързани с метастази“. Без метастази ракът би бил много по-лесно управляемо и по-малко тежко заболяване.
Имаше време, когато учените вярваха, че потенциалът за тумори да метастазират зависи само от промени в раковите клетки.
Оттогава обаче изследователите са научили, че „злокачествената прогресия на рака“ зависи и от раковите клетки, участващи в „сложна мрежа от взаимодействия“ с други части на тъканта, която ги заобикаля, или от микросредата на тумора.
Понастоящем сред учените има добро разбиране, че туморите не са просто колекции от умножаващи се ракови клетки, а „живи същества“, включващи много различни видове клетки. Всъщност сложността на туморната тъкан може дори да надхвърли сложността на здравите тъкани.
Изследването, което д-р Рохани и нейните колеги предприеха, добавя към нарастващия набор от знания за туморните микросреди и техния принос за метастазирането.
Картиране на туморната киселинност
Предишни изследвания вече бяха установили, че киселинността в туморната микросреда има мощен ефект върху инвазивността на рака. Това, което обаче не беше ясно, беше как варира киселинността в тумора и как може да промени гените, за да направи туморните клетки по-инвазивни.
Преди неотдавнашното проучване преобладаваше мнението, че високата киселинност при туморите се наблюдава главно в райони с гладно кислород с лошо кръвоснабдяване.
За своето разследване изследователите от MIT са използвали „pH-сонда“ за картографиране на киселинността при тумори на рак на гърдата при мишки.
Когато рН-сондата открие клетка в кисела среда, тя вкарва малка протеинова молекула в мембраната на клетката. По този начин изследователите могат да маркират и идентифицират клетки в киселинни области на туморите.
За негова изненада екипът установи, че киселинните участъци не присъстват само в хипоксични или гладуващи от кислород джобове вътре в туморите. Повърхностите на туморите - където те се свързват със стромата или „структурната тъкан“, която ги заобикаля - също съдържат киселинни области.
Това откритие предполага, че гладуването с кислород не е основната причина за киселинност в туморите. При по-внимателно проучване учените откриват различна причина за киселинността на микросредата на повърхността на тумора.
Намаляване на киселинността на тумора
Оказа се, че метаболизмът на много от клетките на повърхността на туморите на гърдата се е променил в аеробна гликолиза. Този тип метаболизъм произвежда млечна киселина, което прави микросредата на тумора по-кисела.
В тези киселинни области на повърхността на тумора клетките са променили гените си, за да включат процеси, които благоприятстват инвазията и метастазите.
Активираните гени включват такъв, който участва в развитието на ембрионите и произвежда протеин, който подпомага миграцията на клетките чрез кръвния поток. Друга е тази, която прави туморните клетки по-способни да проникнат в заобикалящата ги тъкан.
В друг набор от експерименти екипът установява, че намаляването на киселинността на туморната микросреда връща генните експресии почти обратно към нормалното.
Изследователите намаляват киселинността на тумора при мишките, като добавят натриев бикарбонат към питейната си вода. Други проучвания също установяват, че това намалява метастазите при мишки.
Старшият автор на изследването Франк Б. Гертлер, който е професор по биология в Масачузетския технологичен институт, казва, че хората не понасят натриев бикарбонат и затова това не би било подходящо потенциално лечение за тях.
„Други методи, които биха насочили по-фокусно подкисляването, биха могли да имат голяма стойност.“
Проф. Франк Б. Гертлер
