Jednym z największych wyzwań współczesnej onkologii pozostaje zrozumienie mechanizmów przerzutów nowotworowych. To właśnie przerzuty, a nie guz pierwotny, odpowiadają za zdecydowaną większość zgonów z powodu raka. Nowe badania naukowców z Memorial Sloan Kettering Cancer Center pokazują, że kluczową rolę w tym procesie może odgrywać nie tylko biologia molekularna, ale także… fizyka komórek nowotworowych. Okazuje się bowiem, że uśpione komórki tworzące przerzut potrafią zmieniać swój kształt i właściwości mechaniczne, aby skuteczniej unikać ataku układu odpornościowego.
Z tego artykułu dowiesz się…
- Dlaczego przerzuty odpowiadają za większość zgonów nowotworowych i jaką rolę odgrywają w nich uśpione komórki raka.
- Jak uśpione komórki nowotworowe zmieniają kształt i właściwości mechaniczne, aby uniknąć eliminacji przez układ odpornościowy.
- Jaką rolę pełnią sygnał TGF-beta i białko gelsolina w „zmiękczaniu” komórek przerzutowych.
- Dlaczego odkrycie mechanicznych mechanizmów obronnych raka może otworzyć nowe kierunki terapii zapobiegających nawrotom choroby.
Przerzuty jako główna przyczyna zgonów w nowotworach
Komórki nowotworowe, które oderwały się od guza pierwotnego, mogą przez długi czas – miesiące, a nawet lata – pozostawać w stanie uśpienia w innych narządach. Ten etap choroby bywa klinicznie niewidoczny, ale niezwykle niebezpieczny. To właśnie reaktywacja takich uśpionych komórek prowadzi do powstania przerzutów, czyli raka w stadium zaawansowanym (stadium IV), który odpowiada nawet za 9 na 10 zgonów onkologicznych. Zrozumienie, w jaki sposób te komórki przeżywają w organizmie pomimo aktywnego nadzoru immunologicznego, jest jednym z najważniejszych celów współczesnych badań nad rakiem.
Zmiana kształtu jako strategia przetrwania
Badania zespołu z MSK, opublikowane 5 stycznia w czasopiśmie Nature Cancer, pokazują, że uśpione komórki tworzące przerzut potrafią fizycznie dostosowywać się do środowiska organizmu. Kluczowym odkryciem jest to, że komórki te obniżają swoje napięcie powierzchniowe, co utrudnia komórkom układu odpornościowego ich rozpoznanie i zniszczenie. Jak tłumaczy Joan Massagué, główna autorka badania i dyrektorka Instytutu Sloana Ketteringa:
Kiedy komórki nowotworowe są okrągłe, mają znacznie niższe napięcie powierzchniowe, a komórkom układu odpornościowego trudniej jest je zaatakować i przebić jak balon.
To porównanie dobrze oddaje sens odkrycia – miękka, okrągła komórka jest trudniejsza do „przebicia” przez mechanizmy obronne organizmu niż komórka sztywna i wydłużona.
Rola TGF-beta i gelsoliny w „zmiękczaniu” komórek
Badanie, którym kierował Zhenghan Wang, przeprowadzono na komórkach raka płuca oraz w modelach mysich. Wykorzystując mikroskopię sił atomowych, naukowcy mogli precyzyjnie zmierzyć właściwości mechaniczne pojedynczych komórek. Za przejście komórek w „miękki” stan odpowiada szlak sygnałowy TGF-beta oraz białko gelsolina. Początkowo sygnały TGF-beta indukują proces EMT (transformację nabłonkowo-mezenchymalną), w którym komórki nowotworowe stają się bardziej wydłużone, sztywne i inwazyjne. Jednak długotrwała ekspozycja na TGF-beta prowadzi do wzrostu produkcji gelsoliny.
Gelsolina rozkłada włókna aktynowe tworzące wewnętrzne rusztowanie komórki. W efekcie struktura komórki ulega reorganizacji, staje się ona bardziej miękka i przybiera okrągły kształt. To właśnie ten stan – jak wykazali badacze – czyni komórki tworzące przerzut trudniejszym celem dla komórek NK oraz cytotoksycznych limfocytów T.
Jak układ odpornościowy traci przewagę
Układ odpornościowy rozpoznaje i niszczy komórki nowotworowe m.in. poprzez bezpośredni kontakt fizyczny. Gdy komórka nowotworowa jest sztywna, łatwiej ją „uchwycić” i uszkodzić. Miękkie, obłe komórki skuteczniej wymykają się temu mechanizmowi.
Co istotne, gdy naukowcy zablokowali sygnalizację TGF-beta, obniżyli poziom gelsoliny lub w inny sposób zapobiegli zmiękczeniu komórek, uśpione przerzuty były znacznie skuteczniej eliminowane przez układ odpornościowy. Pokazuje to, że mechaniczne właściwości komórek są aktywnym elementem ich strategii obronnej.
Nowe możliwości terapeutyczne
Odkrycie mechanizmu „mechanicznej ucieczki” przed układem odpornościowym otwiera nowe perspektywy terapeutyczne. Zamiast koncentrować się wyłącznie na niszczeniu szybko dzielących się komórek nowotworowych, przyszłe terapie mogłyby celować w uśpione przerzuty, uniemożliwiając im przejście w miękki, ochronny stan. Jak podkreśla dr Wang:
Nasze badania sugerują, że jeśli uda nam się powstrzymać komórki nowotworowe przed wejściem w ten miękki stan lub je usztywnić, możemy pomóc układowi odpornościowemu w znalezieniu i usunięciu uśpionych przerzutów, zanim zdążą one utworzyć nowy guz.
Badania zespołu z Memorial Sloan Kettering Cancer Center pokazują, że walka z rakiem to nie tylko kwestia genów i sygnałów biochemicznych, ale także fizycznych właściwości komórek. Uśpione komórki nowotworowe potrafią dosłownie „zmienić kształt”, aby przetrwać w organizmie i uniknąć zniszczenia przez układ odpornościowy. Zrozumienie tych mechanizmów może w przyszłości umożliwić opracowanie terapii, które zapobiegną reaktywacji przerzutów, zanim staną się one śmiertelnym zagrożeniem. Jak podsumowuje dr Massagué:
Mamy nadzieję, że dzięki dalszym badaniom nad uśpionymi przerzutami będziemy mogli ostatecznie zapobiegać przerzutom raka, pomagając organizmowi eliminować jego uśpione zalążki.
Główne wnioski
- Przerzuty nowotworowe odpowiadają nawet za 9 na 10 zgonów związanych z rakiem, a kluczową rolę odgrywają w nich uśpione komórki zdolne do długotrwałego przetrwania.
- Uśpione komórki nowotworowe potrafią zmieniać kształt na bardziej okrągły i miękki, obniżając napięcie powierzchniowe i utrudniając atak komórek układu odpornościowego.
- Sygnał TGF-beta oraz białko gelsolina odpowiadają za reorganizację rusztowania komórkowego i „zmiękczenie” komórek przerzutowych.
- Blokowanie tych mechanizmów zwiększa skuteczność odpowiedzi immunologicznej, co wskazuje na potencjalną nową strategię zapobiegania nawrotom i przerzutom raka.
Źródło:
- https://www.nature.com/articles/s43018-025-01094-y
