Во время недавнего исследования ученые обнаружили переменное напряжение в мембранах опухолевых клеток при раке молочной железы. Благодаря этому удалось лучше понять, как размножаются и распространяются раковые клетки.
Когда нормальные клетки организма превращаются в злокачественные, изменения происходят не только в их генах, но и в биоэлектрических показателях. Например, электрический заряд их клеточной мембраны смещается в более положительную сторону. Этот факт известен уже довольно давно. Но новое исследование ученых из Великобритании, недавно опубликованное в журнале Communications Biology, показало, что электрическое напряжение клеточной мембраны злокачественных клеток периодически колеблется. Иными словами, в определенной степени эти клетки начинают вести себя как нейроны. И эта особенность помогает разобраться, как раковые клетки «понимают», когда им нужно размножаться и в каком направлении распространяться.
Кроме того, электрическая связь между опухолевыми клетками может быть использована в качестве мишени для новых потенциальных противоопухолевых препаратов.
Доктор Аманда Фуст (Amanda Foust), один из соавторов этого исследования, рассказывает:
Когда нормальные клетки превращаются в раковые, в них происходят изменения, которые способствуют их размножению и распространению. Например, нам уже давно известно, что могут происходить изменения в определенных генах, контролирующих клеточные деления.
Нам пока не известно, почему в раковых клетках колеблется электрическое напряжение. Но наши находки, ставшие возможными благодаря сотрудничеству между биологами и инженерами, открывают двери для дальнейшей исследовательской работы, которая поможет нам лучше понять закономерности роста злокачественных опухолей.
Интеллектуальная собственность https://www.euroonco.ru
Изучение биоэлектрических показателей раковых клеток
Для своих экспериментов ученые вырастили культуры из восьми клеточных линий злокачественных опухолей молочной железы и из одной клеточной линии нормальной ткани. Затем они проанализировали напряжение клеточных мембран с помощью микроскопа, изначально предназначенного для изучения электрической активности клеток головного мозга. Описание характеристик и классификация полученных сигналов были выполнены с помощью методов машинного обучения.
В ходе этих экспериментов неожиданно были обнаружены колебания электрического напряжения на поверхности мембран раковых клеток. Ученые предположили, что эти «мигающие» и «колеблющиеся» изменений являются формой связи между отдельными клетками — но однозначного подтверждения пока нет, это еще предстоит проверить в ходе дальнейших исследований.
Затем ученые обработали раковые клетки тетродотоксином — мощным нейротоксином, блокирующим ионные натриевые каналы, которые генерируют электрический заряд клеточных мембран. Предыдущие исследования показывали, что эти натриевые каналы помогают злокачественным клеткам стать более инвазивными, то есть легче вторгаться в окружающие ткани.
Было обнаружено, что тетродотоксин подавляет колебания электрического заряда на поверхности раковых клеток — как и в случае с нервными клетками. Это говорит о том, что данное соединение можно потенциально использовать в качестве противоопухолевого препарата.
Профессор Крис Бакал (Chris Bakal), соавтор этого исследования, рассказывает:
Мы впервые наблюдаем такие быстрые колебания электрической активности в злокачественных клетках молочной железы. Такое ощущение, что у опухолевых клеток есть
что-то вроде «электрического языка» для общения. Мы не знаем, насколько сложно устроен этот язык, но с помощью него на довольно большие расстояния может передаваться информация о питательных веществах или агрессивной окружающей среде.
Во второй части эксперимента ученые взяли нормальные клетки молочной железы и инициировали их превращение в раковые. Как только произошла злокачественная трансформация, электрическая активность клеток начала колебаться.
Причем оказалось, что степень электрической активности зависит от типа рака. Более агрессивные и смертоносные злокачественные опухоли характеризовались более частыми колебаниями. Иногда сигналы принимали форму волны, распространяющейся от клетки к клетке.
Профессор Мустафа Джамгоз (Mustafa Djamgoz), еще один соавтор исследования, рассказывает:
Из всех клеток организма термин «возбудимость» обычно применяется по отношению к нейронам головного мозга и клеткам сердечной мышцы. Но наше исследование показало существование скрытой сигнальной сети среди раковых клеток, и эта сеть может играть большую роль в их поведении и взаимодействиях друг с другом. Нам уже известно, что распространению раковых клеток в организме — основной причине смертности от онкологических заболеваний — способствует электрическая активность.
«Мы считаем, что эти электрические сети даже позволяют раковым клеткам формировать „мозгоподобные“ структуры, которые действуют как единое целое» — добавляет профессор Бакал.
В попытках собрать пазл
На данный момент исследователи работают над изучением потенциальных взаимосвязей между напряжением клеточной мембраны и поведением раковых клеток, чтобы выяснить, можно ли на это
Сейчас важнее всего ответить на два вопроса:
- Могут ли раковые клетки по колебаниям напряжения «понимать», что им следует размножаться или отделиться от первичной опухоли и мигрировать в организме?
- Если это так, то можем ли мы использовать эти знания, чтобы повлиять на рост и распространение злокачественной опухоли?
Изучение механизмов развития, прогрессирования и распространения злокачественных опухолей открывает возможности для создания новых, более эффективных методов лечения рака. Мы в федеральной сети клиник «Евроонко» внимательно следим за разработками ученых. Как только новый препарат успешно проходит клинические испытания и регистрацию на территории России, мы сразу же начинаем его применять. У нас всегда доступны все инновационные противоопухолевые средства.
Источник: sciencedaily.com.
Читайте также:
круглосуточно
и событий клиники
