Эта чувствительность к окружающей среде является ключевой способностью, благодаря которой небольшое количество раковых клеток лучше распространяется, чем другие клетки в опухоли, обнаружили ученые из Университета Рединга.
Исследователи разработали новый метод, сочетающий в себе методы эволюционной биологии и искусственного интеллекта, чтобы изучить движение и форму раковых клеток более подробно, чем когда-либо, чтобы узнать, почему некоторые из них могут легче перемещаться в разные части тела и выращивать новые опухоли.
Они обнаружили, что некоторые клетки демонстрируют очевидную «осведомленность» и способность реагировать на свое окружение, что ранее считалось потерянным из-за рака.
Это означает, что они могут быть в состоянии адаптировать свою форму, чтобы преодолевать барьеры, такие как стенки кровеносных сосудов или другие конкурирующие клетки, гораздо более эффективно, чтобы реплицироваться в другом месте.
Результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the Royal Society B, могут помочь объяснить, почему некоторые виды рака оказываются более агрессивными, чем другие, и могут в будущем позволить врачам нацеливаться на эти “ суперклетки ” до того, как они распространятся, что даст будущим больным раком больше шансов на выздоровление.
Джордж Батлер, биолог-математик из Университета Рединга, который руководил исследованием, сказал: «В отличие от здоровых человеческих клеток, раковые клетки, как считалось, теряют ощущение того, что вокруг них, на ранних стадиях прогрессирования рака, что означает, что они фактически не видят своего окружения. , вместо этого сосредотачиваясь на репликации, чтобы сформировать первичную опухоль. Наши наблюдения впервые показали, что некоторые раковые клетки могут снова включить это осознание, сняв повязку с глаз, чтобы помочь им перемещаться в другие места более эффективно.
"Эти более осведомленные о пространстве клетки реагируют, изменяя форму, когда они сталкиваются с объектами, что, возможно, позволяет им скользить мимо других клеток, через мембраны в кровоток и попадать в другие части тела, где они снова переключаются в режим репликации и образуют новые. опухоли."
Ученые сначала подвергли образец клеток рака груди в процессе естественного отбора, чтобы создать наборы с улучшенными характеристиками движения или колонизации.
Некоторые клетки были помещены в «полосу препятствий», имитирующую движение вокруг человеческого тела, при этом наиболее успешные были разделены на группы с сильными чертами мобильности. Другим позволили вырасти в небольшом кусочке легкого крысы, напоминающем ткань, в которой образуются опухоли, чтобы сформировать группу сильных колонизаторов.
Две группы клеток сравнивались с контрольной группой в лаборатории, чтобы ученые могли детально изучить различия между ними, чтобы узнать, что заставляет одни двигаться лучше, чем другие.
Компьютерная программа использовалась для наблюдения за поведением клеток в пластиковой посуде, для анализа их формы и движения гораздо быстрее, чем это мог бы сделать человек.
Было замечено, что мобильная группа ячеек, которые были более плотно упакованы вместе, быстрее меняла форму, чтобы избежать соседних ячеек, в то время как они меняли форму реже в более разреженных средах.
Это говорит о том, что они могут повышать или понижать свое пространственное восприятие в зависимости от своего окружения, чтобы сделать их более эффективными во всех средах.
Новые методы анализа компьютерного зрения, разработанные командой, также могут быть использованы в других контекстах, например, для измерения образования тромбов или отслеживания движений сперматозоидов.