Dlaczego komórki w naszych ciałach pozostają (w znakomitej większości) na swoich miejscach? To dzięki włóknom białek, które spajają komórki ze sobą. Te kotwiczące białka są zwykle na tyle silne, że utrzymują zdrową komórkę w wyznaczonym miejscu. Jednak gdy wskutek mutacji zamienia się ona w komórkę rakową, czasem nić białka się urywa. Komórka może wówczas przemieszczać się, co prowadzi do rozprzestrzeniania się nowotworu i przerzutów.

Naukowcy z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii w Sydney (University of New South Wales, UNSW) odkryli, jakie konkretnie białko odpowiada za trwałość takich lin i kotwic, utrzymujących komórki w miejscu. Może to otworzyć nowe kierunki badań nad nowotworami.

– Zidentyfikowaliśmy białko, które jest niezbędne dla działania takich połączeń – mówi Maria Lastra Cagigas, doktorantka na wydziale medycyny i nauk o zdrowiu UNSW. – Gdy takie połączenia ulegają przerwaniu, zwiększa się ryzyko, że komórki się przemieszczą i zaatakują inne organy – dodaje uczona.

Komórki nowotworów osłabiają kotwice, które je trzymają w miejscu

Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że nowotwory mają sposoby na osłabienie takich międzykomórkowych połączeń. Nie wiedzieli jednak, jakie dokładnie. Jednym z powodów, dla których trudno było to ustalić, jest rozmiar takich „komórkowych kotwic”. Mają zaledwie kilka nanometrów, czyli są dziesięć tysięcy razy mniejsze od średnicy ludzkiego włosa.

Do badań naukowcy wykorzystali trójwymiarową mikroskopię kriolektronową – technikę nagrodzoną nagrodą Nobla w dziedzinie chemii w 2017 roku. Jest to najlepszy dostępny dziś sposób, żeby oglądać białka w komórkach. Uczeni z UNSW dysponują takim mikroskopem i jako pierwsi na świecie przebadali te komórkowe kotwice i liny.

Dzięki temu badaczom udało się ustalić, że kluczowym białkiem do poprawnego działania komórkowych połączeń jest tropomiozyna. To ona utrzymuje kotwicę w błonie komórkowej. – To pierwszy raz, gdy możemy obejrzeć szczegółowo, jak wyglądają te komórkowe kotwice i liny – mówi prof. Peter Gunning, współautor pracy.

Pod tym potężnym mikroskopem badacze porównywali komórki zdrowe, pobrane od pacjentów z nowotworami kości oraz sztucznie wyhodowane w laboratoriach komórki nowotworowe. Spróbowali też zakotwiczyć tropomiozynę z powrotem w komórkach nowotworów. Nieoczekiwanie udało się to zrobić.

– W przyszłości chcielibyśmy tę możliwość wykorzystać do walki z komórkami nowotworów – mówi Lastra Cagigas. – Na razie odkrycie przyda się do określania, czy dany nowotwór niesie za sobą ryzyko przerzutów.

Nowotwory mogą wykorzystać komórkowe liny, by chronić się przed lekami

Jest też inny powód, dla którego badacze studiują komórkowe liny i kotwice. Lastra Cagigas tłumaczy, że większość naszych komórek przyczepiona jest do włókien kolagenu. To jego włókna nadają naszym organizmom strukturę. Kolagen stanowi prawie jedną trzecią masy całego ciała i znaczącą część tzw. macierzy pozakomórkowej.

– Macierz jest rusztowaniem obecnym w kościach, ścięgnach, mięśniach czy skórze. Jest niemal w każdej części ciała. Macierz jest też rusztowaniem dla tych komórek, które nie krążą po organizmie. Dotyczy to też komórek nowotworów – tłumaczy badaczka.

Jednym z nowotworów, które potrafią modyfikować tę macierz do swoich celów jest rak trzustki. Wytwarza on wokół tworzących guzy komórek barierę. To dlatego jest tak odporny na leczenie, w tym chemioterapię i immunoterapię. Barierę tę wytwarzają komórki znajdujące się na powierzchni guza, czyli zakotwiczone w macierzy.

Będzie można tworzyć nowe leki, które wystawią komórki raka na działanie leków

– Stwierdziliśmy, że tropomiozyną można kierować za pomocą związków chemicznych. Będzie można opracować więc leki, które zablokują białka kotwiczące komórki – mówi prof. Hardeman. Tłumaczy, że takie leki będzie można podawać razem z już istniejącymi, żeby osłabić barierę tworzoną przez komórki nowotworu. To sprawi, że staną się łatwym celem dla leków skierowanym przeciw nim.

Innymi słowy, odkrycie badaczy może sprawić, że komórki nowotworów zostaną pozbawione swojej obronnej tarczy. Staną się wówczas znacznie łatwiejszym celem dla leków przeciwnowotworowych. Choć to bardzo ekscytująca perspektywa, prof. Gunning zastrzega, że nowych leków nie należy się spodziewać prędzej niż za kilka lat.

W bliższej przyszłości można spodziewać się za to metod, które pozwolą określić, czy dany nowotwór może dać przerzuty. Cały mechanizm reguluje bowiem jeden gen o nazwie Tpm1.8/1.9. Jeśli jest aktywny, ryzyko przerzutów jest niewielkie. – Badanie mechanizmów, które leżą u podłoża nowotworów i markerów ich biologii to ważny element w rozwoju spersonalizowanej diagnostyki nowotworowej – dodaje prof. Gunning.

Źródła: University of New South Wales, Nature Materials.