Раковая опухоль растёт благодаря клеточному альтруизму
Для усиленного роста раковой опухоли нужны специальные клетки, которые помогут ей справиться с неблагоприятными условиями среды.
Раковые опухоли неоднородны по своему составу, в каждой из них можно выделить много групп клеток, отличающихся по генетическому профилю. То есть опухоль – это не просто скопление клеток, которые приобрели способность к бесконтрольному делению, а довольно сложная система, в которой клеточные популяции с разными мутациями сосуществуют друг с другом. Есть, например, раковые клетки, которые способны уходить в свободное плавание, образуя метастазы, есть немногочисленные стволовые раковые клетки, которые могут долго оставаться в спящем состоянии, чтобы потом проснуться и восстановить удалённую опухоль.
Но и среди обычных клеток, образующих основную массу опухоли, можно выделить разновидности. Например, некоторые из них делятся быстрее других. Можно предположить, что такие популяции должны получить преимущество и постепенно вытеснить менее расторопных «коллег» из опухоли. Однако в реальности, то есть в живом организме, рак сталкивается с рядом трудностей: ему не хватает места, кислорода и питательных веществ. Поэтому опухоль растёт медленнее, чем можно было бы ожидать – прирост клеток компенсируется их гибелью из-за плохих экологических условий. (Хотя компенсируется, к сожалению, не полностью.) И в действительности «успех» опухоли будет зависеть не столько от скорости деления клеток, сколько от баланса разных их групп, каждой со своими функциями.
Чтобы лучше изучить взаимоотношения между разными типами клеток в опухоли, исследователи из Института рака Даны–Фарбер пересадили нескольким мышам образцы человеческого рака груди. Среди новообразованных опухолей Корнелия Поляк (Kornelia Polyak) и её коллеги выбрали те, которые росли медленно, хотя клетки их в лабораторных условиях делились очень быстро. Затем медленнорастущие образцы разобрали по клеточным группам, которые, в свою очередь, отличались по белкам, необходимым для роста опухоли.
Эти группы, по отдельности или в комбинации друг с другом, снова вводили животным. В результате удалось выявить две разновидности раковых клеток (одни активно синтезировали белок CCL5, другие – белок IL11), которые могли вывести опухоль из ростового тупика. То есть если вдруг внешние условия совсем не дают раку расти, то именно такие клетки помогают болезни развиваться дальше.
Однако, как пишут авторы работы в Nature, обе клеточные группы вовсе не имели численного перевеса в рамках опухоли, их собственная скорость деления была не самой высокой. То есть они помогали расти другим клеткам, ослабляя ограничения среды, но сами по себе никаких ростовых преимуществ от своей работы не получали и продолжали делиться медленно. Были и противоположные примеры: так, клетки, синтезирующие белок LOXL3, сами по себе обгоняли в росте большинство других клеточных групп, но опухоль, составленная из LOXL3-клеток, росла слабо. Но если их комбинировали с «помогающими» клетками IL11, то опухоль росла очень быстро. Дальше происходило следующее: быстро растущие клетки, преодолевшие трудности среды совместно с вспомогательными клетками, быстро их подавляли, так что медленнорастущие вспомогательные клетки из опухоли исчезали. Поэтому, когда экологические трудности возникали снова, рак останавливался в росте и даже начинал уменьшаться.
Конечно, такая модель, когда у нас есть только две клеточные группы, сильно упрощает реальное положение дел. В реальных опухолях клеточных разновидностей множество, они помогают друг другу в разных трудных ситуациях, и вряд ли какая-то из них может получить решающее преимущество над другими. С другой стороны, сами опухоли могут отличаться по клеточному разнообразию: например, у одного пациента рак будет более серьёзным и агрессивным из-за разнообразия клеточных групп, а у другого тот же тип рака будет более, если можно сказать, спокойным. Можно предположить, что терапия будет тем эффективнее, чем точнее лекарства будут бить по конкретным клеткам, обеспечивающим рост своих «коллег по опухоли».
