Назад
Исследователи обнаружили новую, еще не названную органеллу, которая играет роль в костном метастазировании и образуется при разделении жидкой и жидкой фаз - когда жидкие капли живых материалов сливаются друг с другом.
Некоторые из ведущих принстонских исследователей рака с удивлением обнаружили ранее не известное значение фазового разделения жидкость-жидкость при метастазировании. Это новая область биологических исследований, которая исследует, как жидкие частицы живых материалов сливаются друг с другом, подобно движениям, наблюдаемым в лава-лампе или в жидкой ртути.
"Мы считаем, что это первое исследование связи фазового разделения с метастазами рака", - сказал Ибин Канг, старший автор статьи, опубликованной в Nature Cell Biology.
Их работа не только связывает фазовые разделения с онкологическими исследованиями - слияние капель оказалось больше, чем сумма их частей, самособирающихся в ранее неизвестную ранее органеллу. По словам Канга, открытие новой органели - это революция. Он сравнил его с открытием новой планеты в нашей Солнечной системе. "Некоторые органеллы мы знаем уже 100 лет и более, а тут вдруг нашли новую!"
Это изменит некоторые фундаментальные представления о том, что такое клетка и что она делает. Все ходят в школу и узнают, что "митохондрии - это электростанция клетки", и еще кое-что о нескольких органеллах, но сейчас наше классическое определение того, что внутри клетки и как клетка организует себя и контролирует свое поведение, начинает меняться. Наше исследование знаменует собой очень конкретный шаг вперед в этом направлении."
Последний прорыв в области изучения органел был связан с новым пониманием роли сигнального пути Wnt, системы, открытие которой привело к Нобелевской премии 1995 года Эрика Висхауса и Льюиса Сиглера. Путь Wnt жизненно важен для эмбрионального развития бесчисленного множества организмов, от крошечных беспозвоночных насекомых до человека. Висхаус обнаружил, что рак может использовать этот путь, чтобы расти так же быстро, как и эмбрионы.
Последующие исследования показали, что сигнальный путь Wnt играет несколько ролей в здоровом росте костей, а также в метастазировании рака в костях. Канг и его коллеги изучали сложное взаимодействие между Wnt, сигнальной молекулой под названием TGF-b, и относительно неизвестным геном под названием DACT1, когда они обнаружили эту новую органеллу.
Считайте это паническим шопингом перед катастрофой, говорит Канг. Скупка хлеба и молока перед снежной бурей или накопление дезинфицирующих средств для рук и туалетной бумаги, когда надвигается пандемия - оказывается это не просто человеческие черты. Они случаются и на клеточном уровне.
Вот как это работает: запаниковавший покупатель - DACT1, а снежная буря (или пандемия) - TGF-ß. Дезинфицирующим средством для рук и хлебом является казеин киназа 2 (CK2), и в приближении бури, DACT1 захватывает как можно больше CK2, а обнаруженная исследователями органелла улавливает их. Запасая CK2, покупатель мешает другим людям делать бутерброды и дезинфицировать руки, т.е. препятствует здоровому функционированию пути Wnt.
Посредством серии подробных и сложных экспериментов исследователи разобрались в механизме: костные опухоли изначально индуцируют Wnt для диссеминирования в костную ткань. Затем, TGF-b, который в изобилии в костях, вдохновляет панический шоппинг, подавляя сигнализацию Wnt. Затем опухоль стимулирует рост остеокластов, которые удаляют старую костную ткань. (Здоровые кости постоянно пополняются с помощью двухкомпонентного процесса: остеокласты снимают слой кости и затем восстанавливают костную ткань с помощью нового материала). Это еще больше увеличивает концентрацию TGF-b, что приводит к еще большему накоплению DACT1 и последующему подавлению Wnt, что, как было показано, имеет большое значение при дальнейшем метастазировании.
Узнав о роли DACT1 и новой органеллы, Канг и его сотрудники ищут новые возможные мишени для онкологических препаратов. "Например, если у нас есть способ разрушить комплекс DACT1, возможно, опухоль будет распространяться, но она никогда не сможет метастазировать. Это внушает надежду", - говорит Канг.
Канг и коллеги недавно основали компанию KayoThera для разработки препаратов для пациентов с поздними стадиями рака или метастатического рака, основываясь на своих исследованиях. "Фундаментальные исследования, которые мы проводим представляют собой как новаторские научные открытия, так и могут привести к медицинским прорывам", - отмечает Канг.
Исследователи обнаружили, что DACT1 играет и многие другие роли, которые только начинают исследовать. Так, масс-спектрометрия выявила более 600 различных белков в загадочной органелле.
"Это более активный сигнальный узел, чем просто управление Wnt и TGF-b." - говорит Канг. "Это всего лишь вершина айсберга в новой области биологии. Связующее звено между фазовыми разделениями и исследованиями рака все еще находится в зачаточном состоянии, но он уже демонстрирует большой потенциал.
"Роль, которую биомолекулярный конденсат играет при раке - как в его генезисе, так и в метастазировании - до сих пор плохо изучена", - добавляет он. "Это исследование дает новое понимание взаимодействия сигнальных путей рака и биофизики конденсата и открывает новые терапевтические возможности".
