Циркулирующие раковые клетки можно узнать по их способности к деформации

Клетки, дающие начало раковым метастазам, довольно сильно отличаются от прочих опухолевых клеток. Чтобы метастаз «пророс» в каком-нибудь новом органе, клетка должна оторваться от материнской опухоли и перенестись с кровью на новое место. То есть — потерять связь с прочими раковыми клетками, которые довольно крепко держатся друг за друга, и протискиваться по мельчайшим кровеносным сосудам и межклеточному пространству.

Понятно, что в онкоклетке, которая собралась в путешествие (назовём её циркулирующей раковой клеткой), происходит множество молекулярно-генетических изменений. Но если мы хотим оценить метастазные вероятности, так ли уж важно углубляться в детали молекулярно-клеточной кухни подозрительных клеток, и нет ли более простого способа их обнаружить? В конце концов, какие-то из этих молекулярно-генетических трансформаций должны отражаться на внешнем виде, физическом состоянии и поведении клеток.

Исследователи из Массачусетского технологического института (США) предложили простой способ обнаружения блуждающих раковых клеток, основанный именно на их способности к деформации. В своих экспериментах они использовали устройство, называемое подвесным микроканальным резонатором, в котором клетки проходят по каналу со вставленной тонкой вибрирующей пластинкой. Вибрация пластинки регистрируется с помощью лазера; лазер чувствует изменения в вибрации, которые вызывают проходящие по каналу клетки. Всё это даёт информацию для вычисления массы и плотности клетки.

В лаборатории Скотта Маналиса прибор перенастроили так, чтобы можно было измерять скорость прохождения клетки по зауженному месту канала. Если клетка идёт здесь быстро, это значит, что она легко деформируется и её не задерживает сила трения. Исследователи имели дело с двумя метастазирующими линиями рака лёгких мышей. Клетки этих линий различались лишь тем, что одни синтезировали транскрипционный фактор NKX2-1, а другие — нет. Не имеющие этого белка вели себя более агрессивно и чаще формировали метастазы. И эти же более агрессивные клетки, как оказалось, легче проходят через узкий канал описанного устройства, то есть склонность к метастазированию соответствовала способности к деформации.

Когда учёные сравнили метастазные и неметастазные клетки, оказалось, что первые не только легче деформируются, но и более проворны: зауженную зону канала длиной в 50 мкм они проходили гораздо быстрее, чем неметастазные клетки. То есть метастазность онкоклетки означала не только бóльшую деформируемость, но и уменьшенную силу трения (вероятно, из-за избытка сиаловой кислоты на поверхности клетки). Эти результаты, как пишут исследователи в журнале PNAS, подтвердились и в опытах на человеческих раковых клетках.

До сих пор учёные не очень заглядывались на физические особенности раковых клеток — просто потому, что не было достаточно точных методов, которые позволяли бы эти особенности увидеть. Существующие на сегодня способы «ловли» циркулирующих онкоклеток используют специфические молекулярные маркеры на клеточных мембранах. Однако такие маркеры есть не у всех блуждающих клеток. Физические характеристики в этом смысле более надёжны, так как всем путешествующим клеткам нужно уметь протискиваться по узким кровеносным сосудам и межклеточным пространствам.

Предложенная технология может стать настоящим прорывом в онкодиагностике, и остаётся лишь надеяться, что она успешно пройдёт клинические испытания.

Подготовлено по материалам MIT News.