Vedci objavili spôsob, akým si rakovinové bunky „dobíjajú baterky“ a unikajú liečbe
Výskumníci identifikovali proces, počas ktorého rakovinové bunky získavajú energiu.
Predstav si, že si v extrémne stiesnenom priestore a každý pohyb znamená tlak na tvoje telo. Presne toto zažívajú rakovinové bunky, keď sa pohybujú v zložitom prostredí tela, a podľa novej štúdie, o ktorej informuje Science Daily, na to majú prekvapivý trik. Ide o okamžitý energetický náboj, ktorý im pomáha prežiť a opravovať poškodenú DNA.
Výskumníci z Centre for Genomic Regulation (CRG) v Barcelone pozorovali HeLA rakovinové bunky pod špeciálnym mikroskopom, ktorý ich stlačil na šírku len tri mikróny, približne jednu tridsatinu priemeru ľudského vlasu. Už počas niekoľkých sekúnd mitochondrie, „bunkové elektrárne“, migrovali k jadru a pumpovali doň extra ATP (adenozíntrifosfát), molekulu, ktorá bunkám dodáva energiu. Tento proces vedci pomenovali NAMs, teda mitochondrie spojené s jadrom.
Fyzika, rovnako dôležitá ako chémia
HeLA bunky sú ľudské rakovinové bunky odobraté v roku 1951 od pacientky menom Henrietta Lacks. Ide o prvú bunkovú líniu, ktorá dokáže rásť a deliť sa nekonečne v laboratórnych podmienkach, čo z nej robí „nekonečný“ zdroj buniek na výskum. Vďaka nim vedci študujú rakovinu, vírusy, genetiku aj účinky liekov, pretože HeLA bunky sú mimoriadne odolné a reprodukovateľné, čo z nich robí štandardný model v biomedicínskej vede.
„Mitochondrie nie sú len statické batérie. Sú ako agilní prvý pomocníci, ktorí sa objavia, keď bunka čelí extrémnemu tlaku. Keď mitochondrie vytvorili pevný kruh okolo jadra, jadro sa pritlačilo dovnútra. Tento jav sme zaznamenali u 84 percent stlačených buniek, zatiaľ čo vo voľných, nestlačených bunkách sa takmer nevyskytoval,“ vysvetľuje Dr. Sara Sdelci, spoluautorka štúdie.
Vedci potom použili fluorescenčný senzor, ktorý sa rozsvieti pri vstupe ATP do jadra. Signál sa zvýšil o približne 60 percent už tri sekundy po stlačení bunky. Vedci tvrdia, že to je jasný dôkaz, že bunka sa okamžite adaptuje na stres a prepája svoj metabolizmus.
Prečo je táto energetická búrka dôležitá? Mechanické stlačenie poškodzuje DNA, pretrháva vlákna a zamotáva genóm. Na opravu DNA potrebujú bunky energiu. Tie, ktoré dostali náboj ATP, dokázali opraviť poškodenie behom hodín a pokračovali v delení, zatiaľ čo bunky bez náboja prestali správne rásť.
Neprehliadni
Výskumníci overili význam aj na vzorkách rakoviny prsníka od 17 pacientov. NAM kruhy sa objavili v 5,4 percentách jadier na invazívnom okraji tumoru, ale len v 1,8 percentách v hustej štruktúre jadra.
„Keď sme to videli u pacientov, bolo jasné, že jav nie je len laboratórna kuriozita,“ hovorí Dr. Ritobrata Ghose, spoluautor štúdie.
Ako mitochondrie dokážu takto rýchlo reagovať? Vedci zistili, že bunky majú okolo svojho jadra takú „opevnenú sieť“ z bielkovín, aktínových vlákien a endoplazmatického retikula. Tá drží mitochondrie presne na mieste, aby mohli rýchlo dodávať energiu. Keď bunkám podali látku latrunculin A, ktorá tieto aktínové vlákna rozruší, sieť sa zrútila a mitochondrie sa už nemohli správne „pripraviť na rýchly energetický výboj“. Vo výsledku bunky stratili schopnosť okamžite vyprodukovať extra energiu, keď ich stlačili.
Nové možnosti liečby rakoviny
Tento objav otvára nové možnosti liečby. Ak rakovinové bunky závisia od NAM pohotovosti, lieky, ktoré narušia túto štruktúru, by mohli spomaliť šírenie nádorov, bez toho aby poškodili zdravé bunky. Mechanické reakcie buniek sú podľa autorov doteraz podceňovanou slabinou rakoviny, ktorá môže otvoriť nové terapeutické cesty.
Okrem praktického významu pre liečbu rakoviny má štúdia aj zásadný vedecký význam. Tento výskum spadá do rastúceho odboru mechanobiológie, ktorý študuje, ako fyzikálne sily, tlak, ťah alebo strih, ovplyvňujú správanie a osud bunky. Doteraz sa bunková biológia sústredila hlavne na chemické signály a genetiku. Zistenie, že stlačenie bunky vedie k dramatickým zmenám v metabolizme a DNA. To ukazuje, že fyzika má rovnako dôležité postavenie ako chémia. Pre metastatické bunky, ktoré musia neustále manévrovať v stiesnených tkanivách, nie je mechanický stres len prekážkou, ale aj aktívnym spúšťačom prežitia. Práve to mení naše chápanie šírenia rakoviny.
Aj keď štúdia skúmala rakovinové bunky, autori zdôrazňujú, že mechanická reakcia je pravdepodobne univerzálna. Imunitné bunky pretláčajúce sa lymfatickými uzlinami, neuróny rastúce do svojich cieľov či embryonálne bunky počas vývoja všetky čelia podobnému tlaku.
„Kdekoľvek sú bunky pod stresom, energetický náboj jadra pravdepodobne chráni genóm,“ uzatvára Dr. Sdelci.
Tento objav teda nielenže otvára nové terapeutické možnosti, ale zároveň potvrdzuje, že mechanobiológia predstavuje úplne nový pohľad na fungovanie buniek. V tomto svete fyzikálne sily a mechanický tlak zohrávajú rovnako dôležitú úlohu ako gény či chemické signály.
