Jak komórki nowotworowe znajdują sposób, aby pozostać przy życiu, gdy są naciskane do granic możliwości?

Od 30 lipca naukowcy z Centre for Genomic Regulation (CRG) w Barcelonie (CRG) w Barcelonie zidentyfikowali mechanizm szybkiej odpowiedzi energetycznej w komórkach nowotworowych, gdy są one poddawane mechanicznej kompresji. Badanie wykazało, że gdy komórki nowotworowe są fizycznie ściskane, ich mitochondria (struktury wytwarzające energię dla komórek) szybko przemieszczają się w kierunku jądra, tworząc skupiska zwane mitochondriami związanymi z jądrem (NAM). Te NAM dostarczają przypływ adenozynotrójfosforanu (ATP), głównej cząsteczki energii komórki, bezpośrednio do jądra w ciągu kilku sekund.

Wspomniany napływ ATP wzrasta o około 60% w ciągu trzech sekund i jest niezbędny do naprawy DNA. Podczas kompresji komórki doświadczają stresu DNA, co prowadzi do uszkodzenia nici. Zwiększony poziom ATP aktywuje wydajne działanie mechanizmów naprawy DNA. Komórki, które nie mają tego wzrostu ATP, nie dzielą się prawidłowo.

Proces ten w dużej mierze zależy od rusztowania cytoszkieletowego - wewnętrznej struktury nośnej wykonanej z włókien aktyny - które są włóknami białkowymi utrzymującymi kształt komórki. Retikulum endoplazmatyczne, sieć wewnątrz komórki, również odgrywa kluczową rolę w uwięzieniu mitochondriów w pobliżu jądra. Zakłócenie tego rusztowania za pomocą latrunculin A zapobiega tworzeniu się NAM i zatrzymuje wzrost ATP. Dla porównania, latrunculin A jest substancją chemiczną, która rozbija włókna aktyny.

Analiza biopsji guzów piersi od 17 pacjentek wykazała trzykrotnie więcej NAM na inwazyjnych frontach guza - obszarach na krawędzi guza, gdzie rozprzestrzeniają się komórki nowotworowe - niż w gęstym rdzeniu guza. Naukowcy twierdzą, że celowanie w tę wewnętrzną strukturę wsparcia może osłabić reakcję komórek nowotworowych na stres mechaniczny, co może ograniczyć inwazyjność guza, jednocześnie utrzymując przy życiu zdrową tkankę.

Badanie zostało przeprowadzone przy użyciu mikroskopu zdolnego do kompresji komórek do szerokości trzech mikronów. Zjawisko to zaobserwowano w 84% ściśniętych komórek HeLa (linia ludzkich komórek nowotworowych pierwotnie pobranych z guza szyjki macicy w 1951 roku, które mogą rosnąć i dzielić się w nieskończoność w laboratorium) i nie występowało w komórkach nieściśniętych. Wszystko to rzuca nowe światło na to, w jaki sposób komórki nowotworowe mogą wytrzymać mechaniczne wyzwania podczas inwazji i, miejmy nadzieję, pomoże naukowcom zidentyfikować potencjalny nowy cel terapii.