Vėžio ląstelės padidina jų įvairovę, sujungdamos jas su imuninėmis ląstelėmis. • Polina Loseva. • Mokslinės naujienos apie "Elementus". • Molekulinė biologija, imunologija, onkologija.

Vėžio ląstelės padidina jų įvairovę, sujungdamos su imuninėmis ląstelėmis

Pav. 1. Vėžinių ląstelių ir makrofagų susijungimas. Kairėje – eksperimentų schemos, dešinėje – mikroskopijos rezultatai. A – naviko ląstelių branduoliai yra paženklinti raudonuoju fluorescuojančiu baltymu (RFP), makrofagų ląstelių citoplazma yra žalia (GFP). In – naviko ląstelių branduoliai yra pažymėti raudonuoju fluorescuojančiu baltymu (RFP), makrofagų citoplazmu – geltonu (YFP), po hibridizacijos pradeda švyti. Vaizdas iš straipsnio diskusijojeMokslo pažanga

Vėžio ląstelės yra nuolatinės konkurencijos, todėl naudinga, kad jie būtų heterogeniški. Tie, kurie geriau sugeba išsiaiškinti, kaip atsiskirti nuo jų genetiškai identiškų kolonų fono ir tuo pačiu metu užkirsti kelią kūno reakcijai, išliks. Naujausio straipsnio autoriai žurnale Mokslo pažanga atrado naują mechanizmą, skirtą didinti įvairovę: naviko ląstelės gali sulydyti makrofagus, formuojant ląstelių hibridus. Be to, tokių hibridų buvimas paciento kraujyje leidžia mums prognozuoti tolesnį ligos eigą.

Daugelio elementarių organizmų ląstelių sujungimas yra gana dažnas. Jis remiasi tręšimo procesu ir tam tikrų audinių tipų formavimu (pvz., Embrionine placentos dalimi arba daugiapakopėmis raumens ląstelėmis). Tačiau suaugusiųjų organizmo ląstelės taip pat gali sujungti vienas su kitu.Ir tolesnis, tuo daugiau įrodymų turime apie šį procesą. Pavyzdžiui, mes žinome, kad raudonųjų kaulų čiulpų ląstelių persodinimas skatina įvairių organų, tokių kaip žarnyno sienelės, kepenų ir širdies, atsinaujinimą. Daugelis eksperimentų parodė, kad regeneracija atsiranda dėl transplantatų ląstelių suliejimo su pažeistų organų ląstelėmis ir paskesniu suskirstymu (žr. M. Alvarez-Dolado ir kt., 2003 m. Kaulų čiulpų ląstelių sintezė su Purkinje neuronais, kardiomiukais ir hepatocitais). Tačiau vis dar neaišku, kokios raudonos kaulų čiulpų ląstelės turi šias savybes – mezenchimos kamienines ląsteles ar kraujo kamienines ląsteles ar jų palikuonis. Nepaisant to, manoma (žr., Pvz., BM Ogle ir kt., 2005 m. "Biologiniai ląstelių sintezės padariniai"), kad šis reiškinys mums padės atsakyti į vieną iš pagrindinių regeneracinės medicinos klausimų: kaip kamieninės ląstelės "mokosi" kur plaukti ir ką tapti? Galbūt jie plinta visame kūne ir sujungiami su įvairių organų ląstelėmis, tačiau poveikis pastebimas tik pažeistose vietovėse.

Ar ląstelių sintezė gali pakenkti kūnui, o ne nauda? Jei tai yra patologinio proceso dalis, tada taip. Todėl yra pasiūlymų, kad sveikų ląstelių suliejimas vienas su kitu gali inicijuoti naviko transformaciją, sutrikdydamas genomo darbą.Arba, sujungiant, naviko ląstelės gali "suvienyti jėgas" kovoje su kūnu, sujungdamos savarankiškai atsiradusias mutacijas. Be to, pasirodė, kad mesenchiminės kamieninės ląstelės taip pat gali pagerinti regeneraciją ir auglio audinius. Pavyzdžiui, prostatos vėžio ląstelės patraukia kamienines ląsteles, sujungia jas, intensyviau dalijasi ir vėžys progresuoja (žr. F. Luo ir kt., 2016.) sintezė in vivo). Ar gali auglio ląstelės saugoti su ne kamieninėmis ląstelėmis? Šis reiškinys buvo atsitiktinai atrastas neseniai atliktame tyrime (S. C. Searles ir kt., 2017 m.) Ir jį išsamiai išnagrinėjo aptariamo straipsnio autoriai Mokslo pažanga.

Jo autoriai manė, kad pelių navikų ląstelių (žarnyno adenokarcinomos ir melanomos) sąveika su makrofagų imuninėmis ląstelėmis, kurios yra kilusios iš kaulų čiulpų ir užsiimančios fagocitozu, ty mažų patogenų ir tarpelakinių šiukšlių absorbcija. Pirma, eksperimentai buvo atlikti su ląstelių kultūromis. Norint įrodyti, kad ląstelės iš tikrųjų sujungiamos, autoriai paženklino abiejų tipų ląsteles su skirtingais fluorescenciniais proteinais. Auglio ląstelės išreiškė RFP (raudoną fluorescuojantį baltymą), susietą su histone 2B (DNR pakuočių baltymu) ir fermentu Cre. Šiuose ląsteliuose švyti tik branduolys.Makrofagai buvo dviejų tipų: kai kurie iš jų išreiškė GFP (žalią fluorescuojantįjį baltymą), o kiti – YFP (geltonas fluorescuojantis baltymas) esant Cre (daugiau apie technologiją žr. Cre-Lox rekombinacija). Tai reiškia, kad visa citoplazma švytėjo makrofagose, pirmojo tipo – visada, antroje – tik po hibridizacijos su naviku. Abiem atvejais vien tik realūs hibridai tuo pačiu metu gali šviesti dviem spalvomis (1 pav.).

Tačiau autoriai išbandė hibridumo ląsteles dar trimis būdais. Pirma, prieš hibridizaciją jie buvo dažomi makrofagų su žaliu, o po to jie buvo įsitikinę, kad ląstelės švyksta trimis spalvomis: viena šerdis yra mėlyna (makrofagas), antrasis yra raudonas (histone 2B, susijęs su RFP), o citoplazma yra geltona (YFP makrofagas). Prieš skirstant tokią hibridinę ląstelę mėlyna ir raudona liuminescencija sujungta į vieną branduolį (2 pav.).

Pav. 2 Kitas patvirtinimas, kad ląstelės sujungiamos. Kairėje – eksperimento schema dešinėje – mikroskopijos rezultatai. Vėžinių ląstelių branduoliai yra paženklinti raudonuoju fluorescuojančiu baltymu (RFP), makrofagų branduolyje žalia (EdU), makrofagų citoplazma po hibridizacijos pradeda gelsti (YFP). Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Mokslo pažanga

Antra, autoriai vartojo skirtingų lyčių ląsteles (su skirtinga chromosomine kompozicija): naviko ląstelėse buvo XO chromosomos ir makrofagų XY. Hibridinė ląstelė nešė XXY chromosomą ir todėl skiriasi nuo abiejų pradinių populiacijų. Trečia, mokslininkai palygino genų ekspresiją su hibridine medžiaga su originaliomis ląstelėmis. Hibridiniai išreikšti genai, būdingi abiems pirmtakams (3 pav.). Tačiau reikėtų pažymėti, kad skirtingi hibridiniai ląsteliai išlaiko makrofagų genų ekspresiją skirtinguose lygmenyse, ty jie pasirodė esąs heterogeniški.

Pav. 3 Genų raiškos hibridas. Raudona – maksimali išraiška mėlynas – mažiausias juodas – tarpinis produktas. Kiekvienas stulpelis atitinka konkretų geną. Bottom line – makrofagai, vidurkis – naviko ląstelės, viršutinė – hibridinė ląstelė. Raudona linija nuotraukos apačioje pažymėti makrofagų genai, kurie ir toliau dirba po hibridizacijos, geltona linija – nauji genai, kurie anksčiau nebuvo išreikšti nė vienoje iš pirmtako ląstelių. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Mokslo pažanga

Kaip kyla hibridų gyvenimas kūne, palyginti su jų pirmtakais? Jie išlaiko gebėjimą suskaidyti, būdingas vėžio ląstelėms, tačiau įgyja tam tikrų naudingų makrofagų savybių.Pavyzdžiui, "alkūnės jausmas" (tiksliau, kontakto slopinimas) – hibridinės ląstelės, skirtingai nei naviko ląstelės, neatspindi vienas kito ir nesidalija tik ta kryptimi, kur nėra kaimynų. Kai jie grąžinami į pelės kūną, hibridai dar sėkmingesni nei jų protėviai, vėžio ląstelės. Kita naudinga funkcija, kurią hibridai paveldi iš makrofagų, yra motyvacija: jie sudaro daugiau metastazių nei įprastos naviko ląstelės (4 pav.). Be to, hibridai, palyginti su vėžio ląstelėmis, keičia sukibimo molekulių rinkinį (tai yra, jie gali susieti su kitais audinio elementais) ir atsaką į signalizavimo molekules. Kai kurios medžiagos, kurios slopina progenitorinių vėžio ląstelių augimą (pavyzdžiui, transformuojantis augimo faktoriaus beta arba naviko nekrozės faktoriaus alfa), neturi įtakos hibridų dauginimui. Taigi, po susiliejimo, vėžio ląstelės tampa dar pavojingesni kūnui, įgyjant sveikų ląstelių savybes, kurių jie neturėjo pakankamai išgyvenimui.

Pav. 4 Tradicinių vėžio ląstelių ir hibridų metastazė. Aukščiau – plaučių preparatai su pele, metastazės – tamsiai raudona. Žemiau – plaučių dalis, užimta metastazių (procentais nuo bendro tūrio). Juoda žymios vėžio ląstelės raudona – hibridas. Žvaigždutė rodo statistiškai reikšmingą skirtumą. Masto linijų ilgis – 25 mikronai. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Mokslo pažanga

Vėžinių ląstelių suliejimas su makrofagais vyksta ir in vivo. Norėdami tai patvirtinti, straipsnio autoriai įkėlė auglio ląsteles GFP pelėse (visos ląstelės gamina žalią fluorescuojantį baltymą) ir laukė auglių augimo. Tada jie ieško ląstelių navikoje, kurios vienu metu šviečia raudonai (naviko žymeklį) ir žali. Ir tada jie patikrino, ar šiose ląstelėse yra makrofagų būdingų baltymų. Paaiškėjo, kad navikose in vivo tiek normalios, tiek hibridinės ląstelės. Tas pats pasakytina apie kraujo tekėjimą: pelių kraujyje cirkuliuoja du vėžinių ląstelių tipai.

Patvirtinkite, kad sintezės procesai egzistuoja žmonėse in vivo daug sudėtingiau, nes negalime sukurti transgeninių žmonių, kurių ląstelės reikštų fluorescencinius baltymus. Autoriai veikė protingiau: jie ištyrė karcinomos biopsiją, paimtą iš moterų, anksčiau gavę raudonojo kaulų čiulpų transplantaciją iš vyro.Dėl to, jų kūne yra dviejų tipų ląstelės: su Y chromosoma (imuninės ląstelės) ir be jo (visi kiti, įskaitant naviko ląsteles). Todėl mokslininkai ieškojo pacientų hibridinių ląstelių, kuriose būtų epitelio ląstelių (keratinų) ir Y chromosomų žymekliai. Iš viso tyrime dalyvavo septyni pacientai, ir visi jie taip pavyko rasti hibridines naviko ląsteles (5 pav.).

Pav. 5 Hibridinės ląstelės žmogaus navikose. Mėlyna nudažytos ląstelės DNR (Hoechst dažiklis, jungiasi prie visų DNR), raudona – Y chromosomos fragmente (zondas, specifiškai prisijungiantis prie Y chromosomos būdingos DNR sekos); pilka – citokeratinai, auglio epitelio ląstelių žymekliai. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Mokslo pažanga

Logiškai manyti, kad hibridines ląsteles galima rasti pacientų, sergančių vėžiu, kraujyje. Verta paminėti, kad nors mes kalbame tik apie epitelio audinių navikus: jų atveju lengva atpažinti hibridą su imuninėmis ląstelėmis, be to, kai jie sujungiami, jie įgyja iš esmės naujas savybes (pavyzdžiui, judrumą). Pavyzdžiui, nustatyti kraujo ląstelių hibridus su naviko kraujo ląstelėmis būtų daug sunkiau.Todėl mes dar negalime pasakyti, kad tai yra tiesa visų rūšių vėžiui. Vienu ar kitais būdais pacientų kraujo krešuliai buvo dažomi epitelio ląstelių ir makrofagų žymeniu. Kaip tikėtasi, pasirodė, kad hibridai yra pacientų kraujyje. Be to, pats hibridų kiekis kraujyje rodo sunkius ligos etapus. Ir šių ląstelių skaičius leidžia mums prognozuoti paciento išgyvenimą, neatsižvelgiant į tai, kokia yra ligos stadija (6 pav.).

Pav. 6 Hibridų turinys vėžio pacientų kraujyje ir koreliacija su išgyvenimu. Juoda paskirtos normalios vėžinės ląstelės raudona – hibridai. E – hibridų kiekis kraujyje, priklausomai nuo ligos stadijos (kontrolė, limfmazgiai yra švarūs, yra vėžio ląstelės mazgų, metastazių). F ir G – pacientų išgyvenimo procentas laikui bėgant. Taškinė linija rodo mažą ląstelių koncentraciją kieta linija – aukštas. Vaizdas iš straipsnio diskusijoje Mokslo pažanga

Kaip matome, naujas vėžio ląstelių tipas pasirodė esąs ypač pavojingas. Jie gerai suskirstyti, aktyviai nuskaitymo ir neatsako į signalus iš kūno.Taip pat galima daryti prielaidą, kad jie elgiasi nuo imuninio atsako, nes jie gali išlaikyti savo paviršiaus normalius makrofagų ląsteles. Tačiau tai nereiškia, kad visi vėžinių ląstelių su nevėžinėmis ląstelėmis hibridai yra pavojingi. Tai, ką mes matome navikoje ir kraujyje, yra grubus atrankos rezultatas, kurį sukelia vėžiniai ląstelės. Labiausiai tikėtina, kad hibridizacijos procese gaunami daug mažiau sėkmingų variantų. Tačiau dėl viso naviko, tai nėra naudingos atskirų ląstelių išgyvenimas, o bendra ląstelių įvairovė, todėl padidėja sėkmingo organizmo kolonizacijos galimybė. Ir to pasiekti, bet kokios priemonės yra geros. Mes jau matėme naviko ląsteles su chromosominiu nestabilumu, dėl kurių atsitiktinai prarandama ar įgyjama papildomų chromosomų (žr. L. M. Zasadil ir kt., 2013. 2n ar ne 2n: anneploidija, polioploidija ir chromosomų nestabilumas pirminėse ir naviko ląstelėse). Mes žinome atvejus, kai navikas pasiskolina atskiras mitochondrijas iš ląstelių šeimininko (žr. C.A. Rebbeck ir kt., 2011 m. Mitochondrijų užfiksavimą perneštiniu vėžiu). Dabar yra atidarytas dar vienas toks įvairovės didinimo mechanizmas, kuris žino, kiek jų bus.

Šaltinis: CE Gast, AD Silk, L. Zarour, L. Riegler, JG Burkhart, KT Gustafson, MS Parappilly, M. Roh-Johnson, JR Goodman, B. Olson, M. Schmidt, JR Swain, PS Davies, V. Shasthri S. S. Iizuka, P. Flynn, S. Watson, J. Korkola, S. A. Courtneidge, JM Fischer, J. Jaboin, KG Billingsley, CD Lopez, J. Burchard, J. Grey, LM Coussens, BC Sheppard, MH Wong. Ląstelių sintezė potencialo, kad jis koreliuoja su etapu ir išgyventi Mokslo pažanga. 2018. DOI: 10.1126 / sciadv.aat7828.

Polina Loseva


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: