Исследователи из США и России проанализировали научные работы, посвященные белкам, помогающим раковым клеткам проникать в мозг. В работе, опубликованной в журнале Trends in Cancer, ученые рассказали о генах, которые кодируют такие белки.

Чтобы ткани мозга работали как положено, им необходимо довольно большое количество питательных веществ и кислорода. Чтобы удовлетворить такие потребности мозговой ткани, ее снабжает сеть тонких кровеносных сосудов, покрытых специальной оболочкой, которая пропускает необходимые мозгу вещества и задерживает все остальные соединения и клетки. Такая структура называется гематоэнцефалическим барьером (ГЭБ) и создана, чтобы не допустить проникновения в мозг клеток и молекул, которые в нем быть не должны.

ГЭБ пропускает не более 2% молекул, но не всегда работает хорошо. Например, иногда в мозг могут проникнуть раковые клетки и создать там метастазы. С другой стороны, многие лекарственные препараты проникнуть в мозг не могут, из-за чего лечение рака значительно усложняется. Поэтому исследователям важно понимать, каким образом раковые клетки проникают через ГЭБ.

«Формирование метастазов контролируют белки и гены, которые их кодируют. Мы хотели систематизировать экспериментальные и клинические исследования белков и микроРНК, которые обеспечивают миграцию опухолевых клеток в головной мозг. Оказалось, что их продукция типична для целого ряда метастазов, в то время как большая часть клеточных молекул, описанных в литературе, уникальна для того или иного вида опухолей. Таким образом, возможность регулирования генов, стимулирующих миграцию опухолевых клеток в головной мозг, может быть задачей для терапии с целью снижения формирования внутримозговых метастазов в будущем», — объяснил один из авторов работы, ведущий научный сотрудник Института регенеративной медицины Сеченовского университета Илья Уласов.

Известно, что клетки опухоли могут попадать в мозг как через плотные контакты между клетками оболочки сосудов, так и через сами клетки. Для использования первого метода клетки выделяют ферменты и/или микроРНК для нарушения структуры плотных контактов, что увеличивает проницаемость ГЭБ.

Один из таких ферментов — катепсин С. Он разрушает белки плотных контактов, а его ингибиторы, как было доказано ранее, могут подавлять рост метастазов при раке молочной железы. Есть и другие ферменты, которые облегчают раковым клеткам путь к мозгу и другим органам при различных онкологических патологиях.

МикроРНК позволяют патогенным клеткам «общаться» друг с другом, а также воздействовать на белки ГЭБ. Например, miR-105 воздействует на белок ZO-1, облегчая образование метастазов при раке груди, а miR-143-3p может повышать проницаемость ГЭБ при раке легкого.

Во втором случае раковые клетки проникают через ГЭБ, двигаясь через клетки. Это возможно благодаря белкам клеточной стенки интегринам и некоторым ферментам. В клетках метастазов при нескольких видах рака исследователи уже фиксировали повышенное содержание интегринов αvβ3 и αvβ8. Скорее всего, эти соединения участвуют в образовании метастазов в мозге и являются биомаркером заболевания. Интегрин VLA-4 синтезируется в метастазах у большинства пациентов с меланомой и позволяет раковым клеткам связываться с клетками ГЭБ и проникать в мозг.

Исследователи проанализировали 44 белка, описали механизм их влияния на образование метастазов и выявили гены, которые их кодируют. Работа поможет ученым в будущем разработать новые способы профилактики и лечения онкологических заболеваний, инсультов и болезни Альцгеймера, при которых так же нарушается целостность ГЭБ.