Ученые МФТИ выбрали «черную метку» для клеточных лидеров метастазов рака

Метод, с высокой точностью идентифицирующий наиболее агрессивные раковые клетки, которые ответственны за распространение метастазов, разработал коллектив ученых МФТИ, 6 января сообщают на портале «Научная Россия» со ссылкой на пресс-службу вуза. За год в мире рак молочной железы диагностируют у более чем 2 млн женщин.

Летальный исход, обычно, является следствием прогрессирующего метастазирования, миграции раковых клеток опухоли и проникновении их в другие ткани организма. Так, пятилетняя выживаемость пациентов в случае агрессивной формы трижды негативного рака молочной железы составляет 77%, но в случае метастатической опухоли этот показатель снижается до 7–10%. Поэтому важнейшей задачей в онкологии является точное прогнозирование вероятности метастазирования на ранних стадиях заболевания. В настоящее время разработано много надежных методов диагностики метастаз: анализ состояния лимфатических узлов, гистология, размер опухоли и экспрессии генов. Однако их способность прогнозировать возникновение метастаз ограниченна, что создает острую необходимость разработки новых методов для предотвращения метастазирования. В случае солидных («твердых») опухолей, в том числе рака груди, процесс метастазирования происходит за счет коллективной миграции опухолевых клеток, сохраняющих связь друг с другом. При этом особые клеточные лидеры прокладывают путь остальным, раздвигая окружающие ткани. Ученые МФТИ ранее установили, что эти лидеры активнее других поглощают флуоресцентные наночастицы и имеют более упорядоченную внутреннюю структуру. Поскольку возможность обнаружения этих клеток позволяет разрабатывать таргетные (целевые) методы лечения для эффективного сдерживания метастазирования у конкретного пациента. Старший научный сотрудник лаборатории персонализированной химиолучевой терапии МФТИ Юлия Мерхер рассказала о проведенном исследовании: «Изучением механизмов миграции и инвазии раковых клеток наша лаборатория занимается несколько лет. В предыдущих исследованиях мы разработали новый количественный подход к дифференциации раковых клеток с различным метастатическим потенциалом. Этот метод основан на фундаментальном предположении, согласно которому, процессы, происходящие в цитоскелете мигрирующей клетки и эндоцитозе, имеют существенное сходство». В новой работе исследователи изучали, как происходит взаимодействие клеток в процессе метастазирования и что является их движущей силой. Главная задача, которую они поставили перед собой, — «научиться выделять лидеров клеточного движения и в ходе лечения избавляться конкретно от них». «Лидеры генерируют силы посредством актомиозин-опосредованного выпячивания и сократимости, — продолжила пояснения ученый. — Актомиозин — комплексный белок мышечной ткани, основной сократительный элемент, обеспечивающий движение, но он также важен для других клеточных процессов, таких как эндоцитоз. Обнаружение и выделение этих клеточных лидеров способно значительно повысить эффективность лечения». Первый автор статьи, студентка Физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ Анастасия Александрова, в свою очередь, отметила: «В ходе экспериментов мы увидели, что наночастицы действуют подобно метке, подсвечивая именно те клетки, которые берут на себя роль первопроходцев. Это прямое доказательство того, что в них миграционный и эндоцитарный аппараты работают согласованно и эффективно. Именно активные клетки, ведущие за собой миграцию, способны поглощать намного больше наночастиц». Для исследования двигательного механизма клеток-лидеров, ученые использовали подкрашивание их фаллоидином — веществом, содержащимся в яде бледной поганки, которое избирательно связывается с актиновыми нитями, составной частью цитоскелета, что позволяет визуализировать цитоскелет. Проанализировав полученные изображения, они установили наличие существенных различий между лидерами и другими мигрирующими раковыми клетками. Актиновые белковые нити (филаменты) в клетках лидеров были более упорядоченными и выстроенными в одном направлении, тогда как у клеток с низким двигательным потенциалом актины имели хаотичную, беспорядочную структуру. «Наши эксперименты позволили не просто найти новый способ для выделения лидирующих клеток, но и показать, что эти самые опасные клетки обладают уникальной механобиологической сигнатурой — комбинацией повышенной способности к поглощению наносенсоров и высокоорганизованного цитоскелета. Это делает их идеальной мишенью для таргетной терапии. Если мы сможем доставлять цитотоксичные препараты непосредственно в них с помощью тех же наночастиц, мы получим мощнейший инструмент для подавления метастазов», — подытожил рассказ о проведенном исследовании заместитель заведующего лабораторией персонализированной химиолучевой терапии МФТИ Сергей Леонов. Результаты проделанной работы ученые представили в статье «Навигация в коллективном пространстве: идентификация раковых клеток-лидеров в процессе миграции с помощью наночастиц» (Nanoparticle-Assisted Identification of Leader Cancer Cells During Migration), опубликованной в специальном выпуске Advancing Nanotechnology in Cancer Theranostics журнала Life 2025, Том 15. Выпуск 1. Новизна данного исследования — в комплексном подходе, связавшем способность раковой клетки поглощать наночастицы с ее внутренним строением и агрессивным поведением. Его отличие от генетических тестов, которые можно применить не к каждому типу рака, в том, что предложенный метод опирается на универсальные физические и механические свойства клеток. Это позволяет выявить при его использовании наличие опасных лидеров в опухоли, в которой клетки могут сильно отличаться друг от друга, что позволит определить риск метастазирования. glavno.smi.today