Исследователи из Технологического института Вирджинии выяснили, как небольшая доля раковых клеток с лишними наборами хромосом может ускорять рост опухоли. Такие клетки привлекают к новообразованию здоровые клетки соединительной ткани, создавая условия для дальнейшего развития рака. Результаты работы опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences, а дополнительные данные ранее в этом году появились в журнале Cancer Research.
Большинство здоровых клеток человека диплоидны: они содержат два полных набора хромосом, полученных от родителей. Иногда во время деления клетка получает неправильное число хромосом, и такие нарушения могут сохраняться в следующих поколениях клеток. Подобные изменения относятся к механизмам, способным привести к развитию рака.
В течение пяти лет аспиранты Меган Свит и Мэт Блумфилд работали вместе с клеточным биологом Даниэлой Чимини. Учёные искусственно заставляли диплоидные раковые клетки удваивать хромосомы, но не завершать деление. В результате появлялись тетраплоидные клетки с четырьмя наборами хромосом вместо обычных двух; такие клетки также могут возникать в человеческих опухолях и связаны с прогрессированием заболевания и неблагоприятными исходами для пациентов.
Когда исследователи сравнили опухоли у мышей, сформированные диплоидными и тетраплоидными клетками, они обнаружили неожиданный эффект. Доля тетраплоидных клеток в растущих опухолях со временем уменьшалась, однако сами новообразования продолжали быстро увеличиваться. Оказалось, что даже небольшое количество таких клеток стимулирует привлечение стромальных клеток — незлокачественных клеток соединительной ткани, обеспечивающих структурную поддержку опухоли.
«Присутствие даже небольшой доли этих тетраплоидных клеток может способствовать привлечению дополнительных незлокачественных клеток, которые поддерживают дальнейшее прогрессирование опухоли», — сказала Свит. Для изучения опухолевой ткани она подготавливает чрезвычайно тонкие срезы: помещает образец размером примерно с ноготь мизинца в охлаждаемую камеру, проводит его через лезвие, окрашивает отдельные структуры и рассматривает их под мощным микроскопом. «Всё зависит от точной настройки, чтобы срез получился ровным», — отметила исследовательница, назвав эту работу самой сложной и требующей много времени, хотя и своеобразно медитативной.
Другая часть исследования показала, что размер тетраплоидных клеток также связан с опасностью опухоли. Блумфилд ожидал, что клетки с удвоенным числом хромосом будут примерно вдвое крупнее диплоидных, однако некоторые из них оказались на 25–30% меньше предполагаемого размера. Именно эти небольшие клетки чаще формировали агрессивные опухоли: они быстрее росли, активнее проникали в окружающие ткани и лучше переносили распространённые противораковые препараты и другие стрессовые воздействия. «Меньшие клоны агрессивнее, — сказал Блумфилд. — Они быстрее растут, сильнее проникают в ткани и лучше переносят распространённые противораковые препараты и стрессовые воздействия».
Опыты на мышах подтвердили, что опухоли с небольшими тетраплоидными клетками обычно развиваются быстрее, чем опухоли с крупными. Такой результат получили при работе с клетками колоректального рака и рака молочной железы. Анализ данных Атласа генома рака, содержащего сведения о тысячах образцов пациентов, также связал меньший размер тетраплоидных клеток с худшим прогнозом и более низкой выживаемостью при нескольких видах рака. «Мы уже знали, что тетраплоидия может повышать способность клеток формировать опухоли, но теперь понимаем: если учитывать размер клеток, можно точнее оценивать их опухолеобразующий потенциал», — сказала Чимини.