Впервые с помощью визуализации в реальном времени ученым из Университета Нагои удалось отследить, что происходит с раковыми клетками, попадающими в мозг, и определить новую стратегию профилактики опухолей головного мозга.
Метастазы возникают, когда раковые клетки отделяются от первичной опухоли и с током крови попадают в другие части тела, где образуют новые опухоли. Это основная причина смерти от рака. Метастазы в головном мозге особенно опасны и поражают 10–30 % пациентов с поздней стадией рака лёгких, молочной железы и меланомы. Хотя существуют методы лечения уже сформировавшихся опухолей головного мозга, есть лишь несколько стратегий, направленных непосредственно на самые первые раковые «зародышевые клетки», которые попадают в мозг и оседают там.
Наш мозг оснащён иммунными клетками, называемыми микроглией, которые быстро реагируют на патогены и раковые клетки, поглощая и переваривая их. Учёные не могли объяснить, почему микроглия иногда не уничтожает проникшие в мозг клетки, так как не было возможности наблюдать за этим процессом в реальном времени в живом мозге.
Теперь впервые удалось зафиксировать и увидеть тот самый момент, когда микроглия поглощает раковые клетки, пытающиеся распространиться в мозге. Исследование, опубликованное в Cancer Research, выявило два белка, которые используют раковые клетки, чтобы избежать уничтожения микроглией при первом попадании в мозг. Генетически удалив эти белки, исследователи показали, что микроглия играет ключевую роль в уничтожении раковых клеток на ранней стадии их попадания в мозг.
Международная исследовательская группа под руководством доктора Такахиро Цудзи из Высшей школы медицины Университета Нагоя изучила клетки-предшественники, которые перемещаются из лёгких, чтобы понять, как они ведут себя при попадании в мозг — в критический момент, когда микроглия может их уничтожить. Этот период длится около 12 дней, поэтому к тому времени, когда появляются симптомы и проблема обнаруживается, в мозге уже образуются опухоли.
«Мы зафиксировали взаимодействие между микроглией и раковыми клетками у живых мышей, используя передовой метод визуализации — двухфотонную микроскопию», — объяснил доктор Цудзи. «В то время как одна часть микроглии активно уничтожала опухолевые клетки, другая способствовала их выживанию и росту. Чтобы изучить это различие, мы применили недавно разработанный метод "оптоомики", при котором только та микроглия, которая физически взаимодействует с опухолевыми клетками, помечается светом, изолируется и анализируется».
Когда раковые клетки попадают в мозг, они избегают уничтожения микроглией, используя сигналы «не ешь меня» от двух молекул — CD24 и CD47. Когда эти молекулы были удалены, микроглия переварила раковые клетки, и опухоли в мозге значительно уменьшились. Кроме того, CD24 и CD47 были обнаружены в 50% образцов метастазов в мозге пациентов с раком лёгких, что указывает на клиническую значимость результатов этого исследования.
«Некоторые клетки микроглии получают сигналы, которые перепрограммируют их, чтобы они помогали опухолям, создавая кровеносные сосуды и защитную среду, которая ограждает рак от иммунной атаки», — отметил старший автор исследования профессор Хироаки Уэйк. «Понимание того, почему одни клетки микроглии уничтожают рак, а другие поддерживают его, является ключом к разработке эффективных методов лечения».
Исследователи предлагают стратегию лечения, при которой с помощью антител или других методов терапии удаляются CD24 и CD47, чтобы уничтожить раковые клетки на ранней стадии, когда микроглия может фагоцитировать их. «Этот подход направлен на то, чтобы задействовать иммунную систему мозга для предотвращения метастазирования на самой ранней стадии, а не для лечения уже сформировавшихся опухолей», — говорит доктор Цудзи.
Команда уже разрабатывает способы лечения для удаления CD24 и CD47, которые могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании с существующими методами. Параллельно ученые создают биомаркеры для выявления пациентов, которым с наибольшей вероятностью поможет раннее вмешательство. Исследователи также планируют расширить возможности технологии визуализации, которая сочетает двухфотонную микроскопию с оптоомикой, для изучения метастазирования при других видах рака и в других органах.
[Фото: Kano Okada, Nagoya University]
