Исследование позволит разработать новые способы профилактики и лечения онкологических и других тяжелых заболеваний

Международная группа ученых, в которую вошел сотрудник Сеченовского университета, выяснили, как раковые клетки попадают в мозг. Исследователи проанализировали научные работы, изучив 44 белка, помогающих патогенным клеткам преодолевать специальную защиту.

Ученые опубликовали статью в журнале Trends in Cancer, в которой изложили, как белки влияют на образование метастазов, а также рассказали о генах, кодирующих такие белки.

Ткани мозга нуждаются в большом количестве питательных веществ и кислороде. Однако у каждого человека есть система защиты, которая не позволяет проникать вредным соединениям и клеткам. Она представляет собой специальную оболочку, которая покрывает сеть кровеносных сосудов, через которые питательные вещества попадают в мозг. Такая структура называется гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ).

Защитную систему можно назвать надежной. ГЭБ пропускает не более 2% «плохих» молекул, однако иногда раковые клетки все же проникают в мозг и образуют метастазы. Ученые объясняют, что пройти сквозь защиту помогают белки и гены, которые их кодируют.

Раковые клетки могут попадать в мозг как через плотные контакты между клетками оболочки сосудов, так и через сами клетки. В первом случае клетки выделяют ферменты и микроРНК для нарушения структуры плотных контактов, что влияет на проницаемость ГЭБ. Один из таких ферментов — катепсин С. Он разрушает белки плотных контактов, а его ингибиторы могут подавлять рост метастазов при раке молочной железы. Существуют и иные ферменты, которые помогают раковым клеткам попадать к мозгу и другим органам при различных онкологических патологиях. МикроРНК позволяют патогенным клеткам «общаться» друг с другом, а также воздействовать на белки ГЭБ. Например, miR-105 воздействует на белок ZO-1, облегчая образование метастазов при раке груди, а miR-143-3p может повышать проницаемость защитной системы при раке легкого.

Во втором случае раковые клетки проходят сквозь ГЭБ через клетки. Это происходит благодаря белкам клеточной стенки интегринам и разным ферментам. Исследователи при некоторых видах рака фиксировали повышенное содержание интегринов αvβ3 и αvβ8. Скорее всего, эти соединения участвуют в образовании метастазов в мозге и являются биомаркером заболевания. Также ученые обнаружили, что в метастазах у большинства пациентов с меланомой синтезируется интегрин VLA-4, который позволяет раковым клеткам связываться с клетками ГЭБ и проникать в мозг.

Ученым важно понимать, как именно патогенные клетки преодолевают защиту, поскольку ГЭБ часто не пропускает лекарственные средства, что значительно осложняет лечение онкологических заболеваний.

«Мы хотели систематизировать экспериментальные и клинические исследования белков и микроРНК, которые обеспечивают миграцию опухолевых клеток в головной мозг. Оказалось, что их продукция типична для целого ряда метастазов, в то время как большая часть клеточных молекул, описанных в литературе, уникальна для того или иного вида опухолей. Таким образом, возможность регулирования генов, стимулирующих миграцию опухолевых клеток в головной мозг, может быть задачей для терапии с целью снижения формирования внутримозговых метастазов в будущем», — объяснил один из авторов работы, ведущий научный сотрудник Института регенеративной медицины Сеченовского университета Илья Уласов.

Детальное изучение механизмов проникновения раковых клеток в мозг поможет врачам в будущем разработать новые методы профилактики и лечения не только рака, но и инсульта, болезни Альцгеймера, при которых также нарушается целостность ГЭБ.