Биофизики из МФТИ с коллегами проанализировали 1200 потенциальных маркеров метастатических процессов в опухолях и выделили из них 10 самых перспективных. Работа, поддержанная грантом Российского научного фонда, опубликована в журнале International Journal of Molecular Sciences.
В настоящее время рак является одной из основных причин смертности в развитых странах, при этом более чем в 90% случаев люди гибнут из-за образования и роста вторичных опухолей. Поэтому отследить начало метастатического процесса очень важно, и желательно сделать это как можно быстрее. Принятый в медицине «золотой стандарт» — гистологическая оценка биопсийного материала — требует высокой квалификации врача-патологоанатома и занимает много времени, зачастую речь идет о нескольких неделях. Попытка автоматизировать процесс обработки результатов гистологии с помощью искусственного интеллекта и методов машинного обучения тоже пока не принесла высокоточных результатов. Поэтому использование биомаркеров для диагностики, дающее возможность сделать анализ полностью автоматическим или использовать алгоритмы машинного интеллекта, позволит намного повысить качество медицинской помощи пациентам.
Сотрудники лаборатории персонализированной химио-лучевой терапии МФТИ совместно с коллегами из России и Китая предложили новый комплексный подход к оценке рисков метастазирования. Злокачественные клетки, готовясь к внедрению в здоровые ткани, перестраивают свою внутреннюю структуру, становясь более пластичными и подвижными, при этом их метаболизм достаточно сильно модифицируется. В частности, клетка начинает активно перестраивать свой цитоскелет — ажурный каркас из белковых нитей. Это позволяет клетке менять форму, вытягивать «ложноножки» и передвигаться подобно амебе. При процессе внедрения в окружающие ткани в опухолевых клетках запускается целый ряд процессов, сопровождающихся синтезом, изменением или разложением ряда специфических белков. Проанализировав информацию о более чем 1200 потенциальных маркерах метастатического процесса, коллектив ученых сформировал «шорт-лист» из кандидатов, напрямую связанных с процессом проникновения опухолевых клеток в окружающие ткани. Десять из них оказались наиболее многообещающими: среди них присутствуют, например, белок p53, известный как «страж генома», повышение которого свидетельствует о размножении клеток с «поломкой ДНК», а также белок WAVE2, отвечающий за полимеризацию актина (компонента цитоскелета) и передвижение клетки.
«Анализируя наличие и изменение концентрации белков-маркеров, можно определить, собирается ли опухоль в ближайшее время дать метастазы, и на основании этого сделать выбор в пользу консервативного либо радикального лечения», — пояснил Сергей Леонов, заместитель руководителя лаборатории персонализированной химио-лучевой терапии МФТИ.
Работа продолжает ранее начатое коллективом изучение механобиологических особенностей метастазирующих клеток. В ходе исследований ученые обратили внимание на процесс эндоцитоза — поглощения внешнего материала клеткой. Выяснилось, что клетки агрессивных опухолей не только более подвижные, но и, вследствие этого, более «мягкие» внутри и снаружи, а также более «жадные». Использовав эту особенность, сотрудники лаборатории предложили новый метод диагностики: злокачественные клетки, в отличие от здоровых, активно захватывают флуоресцентные наночастицы, и этот процесс можно легко отследить, получив количественную информацию.
«Наши исследования показали, что механобиологические особенности поглощения наноразмерных флуоресцентных сенсоров (зондов) раковыми клетками имеют значение для предсказания метастатического поведения опухолевых клеток», — добавила Юлия Мерхер, старший научный сотрудник лаборатории персонализированной химио-лучевой терапии МФТИ и руководитель проекта.
«Данный проект реализует одно из ключевых направлений научных исследований нашей лаборатории — "Биофизика рака: последние достижения в механобиологии и механомедицине рака", которое сейчас стало темой специального одноименного сборника статей в высокорейтинговом International Journal of Molecular Sciences. Я как редактор сборника от имени себя и коллег рад пригласить всех ученых из России и из-за рубежа разместить в нем свои статьи по данной тематике, ранее не опубликованные в других изданиях», — заключил Сергей Леонов.
Работа была сделана в сотрудничестве с китайскими коллегами (группа профессора Yongheng Chen из Central South University, China), Федеральным медико-биофизическим центром им. Бурназяна ФМБА и ФИЦ химической физики им. Семенова РАН.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
