Медицина
Медицина

Гідрогель перетворив клітини пухлин на стовбурові ракові клітини

Японські дослідники розробили гідрогель, що спонукає зрілі ракові клітини перетворюватися на стовбурові ракові клітини. Це допоможе краще вивчати механізми, завдяки яким злоякісні клітини уникають лікування, та розробляти нові ліки проти раку. Дослідження опубліковане в журналі Nature Biomedical Engineering.

Ракові клітини мозку в гідрогелі експресують маркер стовбурових клітин SOX2 (зелений). Jun Suzuka et al. / Nature Biomedical Engineering, 2021

Ракові клітини мозку в гідрогелі експресують маркер стовбурових клітин SOX2 (зелений). Jun Suzuka et al. / Nature Biomedical Engineering, 2021

Що це за стовбурові клітини такі?

Рак вражає людей по всьому світу, тому він є однією з найпоширеніших причин смертей, щорічно забираючи багато мільйонів життів. Хоча з кожним роком також покращуються можливості лікування онкологічних захворювань, пацієнти з запущеним раком мають набагато менше варіантів ефективної терапії. А в інших випадках вже поборений рак може повертатися навіть через роки після одужання. Однією з причин цього вважають наявність в організмі стовбурових ракових клітин, які стійкі до хімієтерапії та променевої терапії. Науковці намагаються розробити ліки, які б націлювалися на ці клітини, але ці структури важко вивчати з огляду на невелику кількість, в якій вони зазвичай представлені в організмі. Утім, нечисленність не заважає стовбуровим раковим клітинам ховатися в організмі, вичікуючи оптимальний час для того, щоб дати початок новим пухлинам. Тому, щоб розробити ефективні методи боротьби з раком, необхідно зрозуміти молекулярні механізми, які відбуваються всередині цих патологічних клітин, попри їхню рідкість. Саме уможливленню цього присвятили свою роботу дослідники з Університету Хоккайдо.

Чим займалися науковці?

Вчені взяли до уваги, що для розвитку стовбурових ракових клітин вони мають перебувати в специфічному мікросередовищі. Тому вони спробували виростити клітини у створеному ними гідрогелі з подвійною мережею, як вони його назвали (double network (DN) gel). Окрім великої кількості води, притаманної гідрогелям, цей містить ще й дві хімічні речовини, що сприяють перетворенню зрілих клітин на стовбурові. Тож DN-гель покликаний імітувати м'які й вологі біологічні тканини, у яких розвиваються ракові пухлини.

Коли дослідники помістили зрілі клітини раку в гідрогель, вже протягом перших 24 годин вони перетворилися на стовбурові ракові клітини, які стали формувати сферичні структури. Досліди показали, що клітини продукують специфічні маркери стовбурових клітин, як-от SOX2 та Oct3/4. Результат був подібним при вирощуванні клітин шістьох злоякісних пухлин — раку мозку, матки, легень, товстої кишки та саркоми.

Що нового вони дізналися з дослідів?

Спостерігаючи за клітинами, вчені більше дізналися про механізми перепрограмування клітин раку. Ключову роль у цьому процесі віднесли рецепторам кальцієвим каналам та білку остеопонтину. Водночас ракові клітини мозку виробляли рецептори тромбоцитарного фактора зросту. Додаючи до гідрогелю речовини, які пригнічують ці рецептори, науковці змогли націлитися на стовбурові ракові клітини та знищити їх.

Автори сподіваються, що розроблений ними гідрогель допоможе краще вивчати механізми всередині стовбурових ракових клітин. Це сприятиме ефективнішому розробленню ліків проти злоякісних захворювань.

Людські клітини раку мозку формують сферичні структури на гідрогелі. Hokkaido Uni / Youtube