Сигнализирующий метастаз рака молочной железы
Делящаяся клетка рака молочной железы. Предоставлено: Национальный институт рака/Институт рака Питтсбургского университета.

Метастазирование составляет приблизительно 90 процентов смертности среди пациентов с раком молочной железы. За последние несколько десятилетий был достигнут значительный прогресс в понимании генетических, молекулярных и сигнальных механизмов, лежащих в основе миграции раковых клеток.

Биологи из Ливерморской национальной лаборатории им. Лоуренса (LLNL) обнаружили еще один механизм, влияющий на поддержание и распространение злокачественных клеток: электрические сигналы в микроокружении опухоли.

Все клетки могут генерировать биоэлектрические сигналы через свою плазматическую мембрану и, следовательно, естественным образом существуют в нашем организме. Рост рака влияет на локальные ионные, мембранные и эпителиальные среды, что приводит к небольшим электрическим изменениям в микроокружении опухоли.

Электрические поля (ЭФ) оказывают существенное влияние на миграцию раковых клеток, но их роль в качестве регулятора развития рака и метастазирования недостаточно изучена.

Несмотря на внедрение передовых технологий обнаружения, распространенность метастатического рака молочной железы при первоначальном диагнозе оставалась неизменной в Соединенных Штатах с 1975 года.

Коллектив LLNL-Калифорнийского университета в Дэвисе использовал уникальные системы датчиков для характеристики электрических свойств раковых клеток и того, как они мигрируют под воздействием EF. Более ранние исследования показали, что биоэлектрические характеристики раковой ткани отличаются от нормальной ткани и могут меняться в процессе развития рака.

«Наши данные способствуют лучшему пониманию метастазирования рака молочной железы, предоставляя новые доказательства в поддержку электрического механизма, способствующего этому явлению», — говорит биолог LLNL Габи Лутс, соавтор статьи в статье, опубликованной в Научные доклады.

В ходе исследования были выявлены подкожные опухоли из линии клеток тройного отрицательного рака молочной железы мыши (4T1), а электрические токи и потенциальные области, в которых могли развиваться опухоли, были измерены с использованием вибрирующих зондов и стеклянных микроэлектродов, соответственно. Устойчивые внешние и внутренние токи могут быть обнаружены в разных положениях на поверхности опухоли, а величины электрических токов на поверхности опухоли сильно коррелируют с весом опухоли.

Измерения потенциала также показали неоднородные внутриопухолевые электрические потенциалы. Затем исследовали миграцию раковых клеток в присутствии EFs in vitro. Родительские клетки 4T1 и метастатические сублинии в изоляции демонстрировали случайную миграцию в EFs физиологической силы, тогда как клетки в монослое мигрировали вместе к аноду.

«Рак долгое время считался болезнью, определяемой и обусловленной генетической эволюцией, которая была сопоставлена ​​с сигнальными путями, регулирующими рост или подвижность клеток, но наши исследования показывают, что все больше доказательств того, что поддержание и размножение злокачественных клеток также сильно зависит от внешних сигналов от микроокружения опухоли «, сказал Лутс.

Из-за различий в метаболизме и сегрегации ионов локальные электрические свойства изменились и естественным образом вызвали небольшие электрические поля постоянного тока в живых тканях. Было показано, что он тесно связан с ростом рака и другими биологическими процессами, такими как заживление ран. Например, электрические токи/поля в ранах легко измеримы и могут сохраняться от часов до недель. Точно так же рост рака мешает локальной ионной, мембранной и трансэпителиальной (мембранной ткани, состоящей из одного или нескольких слоев клеток, которые образуют покрытие большинства внутренних и внешних поверхностей тела и его органов) окружающей среды, и, следовательно, создают локальные электрические поля./р>

Результаты команды показали, что опухоль действительно генерирует электрическое поле на поверхности опухоли, и электрические поля опухоли увеличиваются с размером опухоли.

«Было выдвинуто предположение, что измерение электрического потенциала на поверхности кожи нового роста может обеспечить надежный показатель для диагностики рака молочной железы и может помочь дифференцировать злокачественные и доброкачественные новообразования», — сказал Мин Чжао, исследователь из UC Davis и ведущий автор статьи.




Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *