Учёные Института Вейцмана обнаружили клеточный механизм, который помогает повреждённым тканям восстанавливаться, но одновременно может способствовать возвращению опухолей после лечения. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Работа основана на экспериментах с личинками плодовых мушек и посвящена так называемой компенсаторной пролиферации — усиленному размножению клеток после серьёзного повреждения ткани.
Способность эпителиальных тканей, включая кожу и оболочки внутренних органов, восстанавливаться после травмы известна около полувека. Впервые её описали в 1970-х годах, когда личинки мух после облучения высокими дозами радиации смогли полностью восстановить крылья. Теперь исследователи проследили происходящие процессы с помощью современных генетических методов и выявили две группы клеток, участвующие в регенерации.
Первую группу назвали DARE-клетками. Они запускали начальную стадию апоптоза — запрограммированной клеточной гибели, но не погибали, а начинали делиться, восстанавливая повреждённый эпителий. «Мы поставили перед собой задачу найти клетки, которые нажимают кнопку самоуничтожения, но всё же выживают», — объяснил руководитель работы доктор Цлиль Браун из лаборатории профессора Эли Арамы. По его словам, DARE-клетки за 48 часов восполнили почти половину повреждённой ткани.
Вторая группа получила название NARE-клеток. Их инициирующая каспаза, запускающая апоптоз, не активировалась, однако эти клетки также выдерживали облучение и участвовали в восстановлении. При этом удаление DARE-клеток полностью прекращало компенсаторную пролиферацию, а сигналы для их активации поступали от соседних клеток, которые погибли. Исследователи также установили, что DARE-клетки стимулируют рост NARE-клеток, тогда как NARE-клетки выделяют сигналы, ограничивающие размножение DARE-клеток, формируя отрицательную обратную связь.
Механизм выживания DARE-клеток связан с остановкой апоптоза на ранней стадии. Инициирующая каспаза включается, но не активирует исполнительные каспазы, которые должны разрушить клетку. Этому препятствует белок-мотор, удерживающий инициирующую каспазу у клеточной мембраны; после подавления этого белка DARE-клетки погибали, а восстановление ткани ухудшалось. Ранее усиленная активность того же белка связывалась с ростом раковых опухолей, что указывает на возможный способ уклонения опухолевых клеток от апоптоза.
Особое внимание учёные уделили последствиям повторного облучения. При второй дозе радиации в первые часы погибало вдвое меньше клеток, чем после первой, причём большинство погибших относилось к группе NARE. Потомки DARE-клеток оказались в семь раз устойчивее к гибели, чем клетки исходной ткани, что может объяснять повышенную агрессивность и устойчивость рецидивирующих опухолей. «Наши результаты открывают путь к пониманию того, почему такие методы лечения иногда не срабатывают и как их можно улучшить», — отметил Эли Арама, добавив, что выявленный механизм также может помочь ускорять восстановление здоровых тканей после повреждений.