Как рак заставляет другие клетки работать

Опухоли разработали много стратегий и хитростей, чтобы получить преимущества в организме. Во главе с профессором биологии клеточной биологии Сабина Вернер исследователи в Eth Zurich теперь обнаружили еще один удивительный трюк, к которому прибегают некоторые опухоли при обеспечении их выживания и роста.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Cancer, биологи показывают, что клетки рака кожи способны переносить свои митохондрии в здоровые клетки соединительной ткани (фибробласты) в непосредственной близости. Митохондрии являются клеточными компартментами, которые обеспечивают энергию в форме молекулы АТФ.

Раковые клетки используют крошечные трубки, изготовленные из материала клеточной мембраны для переноса митохондрий и соединения двух клеток – так же, как в пневматической трубной системе.

Передача митохондрий перепрограммирует фибробласты функционально в фибробласты, ассоциированные с опухолом, которые в основном поддерживают раковые клетки: фибробласты, связанные с опухолями, обычно размножаются быстрее, чем нормальные фибробласты и продуцируют больше АТФ, а также выделяют более высокие значения роста и цитокины. И все это приносит пользу опухолевым клеткам: они также размножаются быстрее, что делает опухоль более агрессивной.

И последнее, но не менее важное, угнанные фибробласты также изменяют клеточную среду – так называемый внеклеточный матрикс – путем увеличения выработки определенных компонентов матрицы таким образом, что раковые клетки процветают. Внеклеточный матрикс имеет жизненно важное значение для механической стабильности тканей и влияет на рост, заживление ран и межклеточную связь.

Это было на самом деле случайное открытие, как рассказала Сабина Вернер. Ее бывший постдокторский исследователь Майкл Кангкрама обнаружил крошечные трубчатые связи между двумя типами клеток в чашке Петри, содержащей совместную культуру фибробластов и клеток рака кожи. Затем он смог показать, что митохондрии из раковых клеток переносятся в фибробласты с помощью этих нано-соединений.

Тот факт, что клетки способны обмениваться митохондриями с помощью таких связей, сам по себе не является чем -то новым. Например, ученые обнаружили несколько лет назад, что после инсульта здоровые клетки в нервной ткани передают свои властные органеллы в поврежденные нервные клетки, чтобы обеспечить их выживание. «Раковые клетки на самом деле используют механизм для своих собственных целей, который полезен в случае травмы. Это позволяет им превратиться в злокачественные опухоли», – как объясняет Вернер. Другие исследовательские группы показали, что клетки из опухолевой среды могут переносить свои митохондрии в раковые клетки, что усиливает приспособленность раковых клеток реципиента. На сегодняшний день, однако, неизвестно, что перенос митохондриального также работает в обратном направлении, от клеток рака кожи до здоровых клеток соединительной ткани.

В сотрудничестве с другими исследовательскими группами в Eth Zurich исследователи обнаружили доказательства того, что этот перевод также играет роль в других типах рака, таких как рак молочной железы и рак поджелудочной железы. Это особенно важно в последнем случае, потому что опухоли поджелудочной железы содержат много фибробластов, а их соединительная ткань относительно большая.

Наконец, исследователи также прояснили молекулярный механизм, стоящий за переносом митохондрий. Было известно, что некоторые белки помогают в транспортировке митохондрий. Исследователи исследовали, какой из этих белков присутствовал в большом количестве в раковых клетках, которые переносят митохондрии и наткнулись на белок Miro2. «Этот белок продуцируется в очень больших количествах в раковых клетках, которые переносят свои митохондрии», – говорит Вернер.

Исследователи обнаружили MIRO2 не только в клеточных культурах, но и в образцах ткани человека – особенно в опухолевых клетках на краях опухолей, которые инвазивно растут в ткани и встречаются в непосредственной близости от фибробластов. «Мы смогли обнаружить MIRO2 именно там, где мы ожидали», как заявил первый автор Майкл Канграма.

Новые результаты предлагают отправные точки для ареста роста опухоли. Когда исследователи заблокировали образование Miro2, перенос митохондриального ингибирования был ингибирован, а фибробласты не превратились в фибробласты, способствующие опухоле,.

«Блокада MIRO2 работала в пробирке и в мышиных моделях. Работает ли она в тканях человека, еще предстоит увидеть», – говорит Вернер. Чтобы выяснить это, исследователям сначала необходимо идентифицировать ингибитор для Miro2, который имеет мало побочных эффектов в организме человека. «В случае успеха такой ингибитор может быть перенесен в клинические применения в долгосрочной перспективе». Однако, вероятно, будут годы, прежде чем такая терапия будет разработана и проверена.

Cangkram M, Liu H, Wu X, Yates J, Whipman J, Gäbellein CG, Matsushita M, Ferrare S, Sander S, Castro-Gineer F, Aswa S, Snugcowsk MK, Kopf M, Boeva V, Boeva V, Aceto N, Aceto N, Vorholt Ja, Werner S. Werner S. Wernner S.
Miro2-опосредованный митохондриальный перенос из раковых клеток вызывает дифференцировку фибробластов, связанную с раком.
Ночной рак. 2025 28 августа. Дои: 10.1038/S43018-025-01038-6