Клетки, сошедшие с ума
Опухолевые стволовые клетки
Евгений Шеваль, ПостНаука
Онкологические заболевания являются одной из основных причин смерти, и внимание учёных приковано к этой проблеме чрезвычайно сильно. Для того чтобы вылечить опухоль, мы должны знать, куда необходимо нанести удар, чтобы её убить. Фактически, идёт постоянная гонка – исследователи должны узнавать что-то новое, чтобы иметь возможность лечить онкологические заболевания более эффективно.
Периодически появляются факты, которые кардинально меняют наш взгляд на то, как возникают, формируются и растут опухоли. И это заставляет ученых искать новые методы лечения рака.
Одно из таких открытий – это открытие опухолевых стволовых клеток, которое было сделано в 1991 году. Чтобы понять, что это такое, надо сначала разобраться в устройстве нормальных тканей. Нормальные ткани образованы клетками и бывают двух типов. Есть ткани, где клетки существуют в течение всей жизни, они не делятся, не размножаются. Самый известный пример – это клетки мозга, нейроны. Количество их во взрослом организме не увеличивается, но постепенно уменьшается, т.к. с возрастом нейроны гибнут.
Бывают и другие ткани, в которых клетки работают «на износ» и быстро умирают. Почему так? Например, потому что они могут существовать в неблагоприятных условиях, как клетки кишечного эпителия, которые живут в очень агрессивной среде. Клетки кишечного эпителия в рабочем состоянии (то есть, когда они дифференцированы для выполнения своей функции и работают) живут 3-5 дней. Им на смену должны прийти новые клетки. Клетки в таких тканях постоянно обновляются, и, чтобы происходило это обновление, ткани устроены следующим образом – в них есть несколько типов клеток.
Первый тип клеток – это стволовые клетки, такие «клетки-лентяи». Они сидят, редко делятся, и очень «берегут» себя, чтобы клетка не повредилась. Организм их старается спрятать в какие-то укромные места. Стволовые клетки специально не делятся часто – во время деления клетку легко повредить. Такой клетке надо просуществовать всю жизнь, ведь она будет обеспечивать обновление тех клеток, которые обречены на гибель, как, например, клеток кишечного эпителия. Иногда стволовая клетка делится, и часть её потомков остаётся в состоянии стволовой клетки, а часть – даёт начало обновляющейся популяции.
Эти потомки (вторая часть) начинают интенсивно делиться, а, когда проходит несколько раундов, деление останавливается, замедляется, и клетка начинает дифференцироваться, то есть, приобретает особенности структуры и функционирования, позволяющие ей эффективно выполнить функцию, ради которой она создана. После чего клетка работает какое-то время, пока эта работа эффективна, а потом умирает. И это активно обновляющаяся популяция.
Что такое опухолевые клетки? Это клетки, которые «обезумели», они ведут себя неправильно, не так, как нужно организму. Существует описанная выше сложная структура, когда организм контролирует, чтоб у вас не образовалось слишком много клеток кишечного эпителия, и не образовалось слишком мало, что тоже плохо. А опухоль – это клетки, сошедшие с ума.
Можно предполагать, что все опухолевые клетки одинаково способны делиться и каждая из них может дать новую опухоль. Так ли это? В какой-то момент оказалось, что нет. Была проделана работа, которая заняла десятки лет и потребовала очень тяжелой подготовки. В результате исследований выяснилось, что в составе опухоли клетки не одинаковые. На их поверхностной мембране могут находиться разные белки, и по этим белкам с помощью антител, можно отобрать разные клетки. И в одной из опухолей (это впервые было установлено в хроническом миелолейкозе) была найдена небольшая группа клеток, меньше 0,1% от общего числа, с определёнными характеристиками, которые немного отличались от основной массы клеток.
Дальше был поставлен очень простой эксперимент: эти клетки ввели мыши и проверили, образуется из них опухоль или нет. Остальные клетки, которых 99,9%, так же ввели мыши. И обнаружили очень странную вещь: из этих немногочисленных клеток опухоль образуется, а из основной массы клеток – опухоль не формируется. Возникла идея: может быть, вот эти немногочисленные клетки – это, как раз, полный аналог стволовых клеток, которые отвечают за обновление этой ткани. Да, это опухоль, но это тоже ткань, и она тоже гетерогенна по структуре – в ней есть клетки, которые отвечают за обновление, и основная масса, масса опухоли в данном случае, которая не способна полностью воспроизводить опухоль. Это была очень непривычная мысль, и достаточно долго ученые просто проверяли, брали различные опухоли, искали подтверждения. Во многих опухолях (не во всех) действительно, было обнаружено такое устройство: клетки гетерогенны, одни из них (их назвали опухолевыми стволовыми клетками) отвечают за обновление опухоли, а основная масса просто существует.
Почему это так важно? Казалось бы, обнаружили параметр, по которому опухоли немного похожи на нормальные ткани… в конце концов, они же происходят из нормальных тканей. А важно это вот почему: как только люди смирились с тем, что опухолевые стволовые клетки существуют, они осознали тот факт, что мы сейчас неправильно лечим опухоли. Когда врач лечит опухоль, основная задача его в том, чтобы уменьшить массу опухоли. Когда учёный ищет лекарство, для того чтобы потом лечить опухоль, он смотрит, прежде всего на то, чтобы уменьшить массу опухоли. А что происходит на уровне опухолевых стволовых клеток? Может быть, уменьшая массу опухоли, мы убиваем основное количество клеток, но убиваем ли мы при этом стволовые клетки или нет? Ведь, если мы их не убьём, из стволовых клеток вырастет новая опухоль, и рецидив неизбежен. Одновременно стало понятно, как надо лечить. Необходимо сделать так, чтобы непосредственно ударить по опухолевым стволовым клеткам. Если мы ударим по ним, не будет даже необходимости убирать всю остальную опухоль – уничтожим только маленькую популяцию, долю процента, но вся остальная опухоль поддерживается за счёт опухолевых стволовых клеток… опухоль сама умрёт, она растает. И в какой-то момент ученые осознали, что надо искать лекарства, способы уничтожить непосредственно опухолевые стволовые клетки.
Пока это выглядит фантастикой, хотя первые работы на мышах уже проводятся. Есть надежда, что удастся уничтожить именно опухолевые стволовые клетки. Пока мы знаем слишком мало. Мы знаем, что они существуют, мы знаем про какие-то их особенности, иногда мы знаем, откуда они происходят. Но по мере того, как мы будем узнавать больше, будут появятся и новые лекарства, появятся способы вылечить тех больных, которые пока ещё неизлечимы.
Автор –
кандидат биологических наук, старший научный сотрудник НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ
24.04.2013