We wczesnych stadiach nowotworu komórki rakowe przechodzą szybkie i niekontrolowane podziały komórkowe i atakują otaczające tkanki. Nie do końca rozumiemy, jak nowotwóry dokonują tej inwazji. Niedawne badanie wykazało, że komórki rakowe muszek owocowych skłaniają sąsiadujące komórki do samozniszczenia, i wypełniają wolne miejsca. Proces ten nazywa się wspólzawodnictwem komórek. Yoichiro Tamori i jego współpracownicy dostarcza dowodu na to, że taka wojna rozgrywa się również w nowotworach ssaków, i odkrywa, co daje przewagę komórkom rakowym.

Nowotwory powstają, kiedy komórki przechodzą proces transformacji, podczas którego zaczynają mnożyć się w sposób niekontrolowany. Prowadzi to do nadmiernego rozrostu tkanki nowotworowej. Wymknięcie się podziałów komórkowych spod ścisłej kontroli zwykle wynika z mutacji genetycznych, które powstają przez przypadek, lub w wyniku działania czynnika rakotwórczego, i mogą być dziedziczne. Takie mutacje mogą wyłączyć geny, które powstrzymują podziały komórkowe; mogą też uaktywnić geny prowadzące do niekontrolowanych podziałów komórkowych i nowotworu. W obu przypadkach, rozregulowanie prowadzi do transformacji komórek, rozrostu tkanki i nowotworu.

Kiedy komórki rakowe namnażają się w niekontrolowany sposób w muszkach owocowych, zaczynają współzawodniczyć ze zdrowymi i próbują skolonizować tkankę. Wynik walki decyduje, czy rak rozwinie się, czy zostanie wyeliminowany. Niektóre zmutowane komórki z powodzeniem konkurują z normalnymi komórkami, i zmuszają je do apoptozy (samozniszczenia; apoptoza w normalnych warunkach jest zarezerwowana dla uszkodzonych komórek). Tamori i jego zespół postanowili zbadać, jak zdrowe komórki walczą z pobliskimi komórkami rakowymi, oraz czy współzawodnictwo komórek zdarza się również w nowotworach ssaków.

Mutacje w genach powstrzymujących rozwój nowotworu zwanych Lgl (lethal giant larvae) prowadzą do niekontrolowanego rozrostu tkanek i nowotworu, oraz do współzawodnictwa komórek u muszek owocowych. Ponieważ mutacje w ssaczych Lgl również powodują proliferację, Tamori i jego zespół podejrzewali, że Lgl może odgrywać jakąś rolę w ssaczych nowotworach. Prawdziwe współzawodnictwo komórek, gdzie jedna komórka umiera z powodu sąsiedztwa innej, nie zostało zaobserwowane u ssaków.

Autorzy badali Lgl u muszek i ssaków, aby lepiej zrozumieć jego rolę we współzawodnictwie komórek. Poprzednie badanie dotyczące właściwości budowy białka Lgl sugerują, że Lgl raczej działa w tandemie z innymi białkami. Aby zidentyfikować potencjalnego partnera, autorzy wykorzystali technikę immunoprecypitacji, aby zastawić pułapkę na Lgl i jakiekolwiek związane z nim białka. Znaleźli tylko jednego związanego partnera, którego nazwali Mahjong.

Aby ustalić, czy usunięcie białka Mahjong może spowodować w muszkach owocowych współzawodnictwo komórek podobne do wywoływanego przez Lgl, badacze wyhodowali larwy muszek, w których jedne komórki rozwijającego się raka skrzydeł nie zawierały genu Mahjong, a inne zawierały. Początkowo połowa komórek w tych mozaikowych rakach nie miała genu Mahjong; w miarę rozwoju guza, zmutowane komórki znikały. Śmierć komórki zdarzała się tylko w przypadku mutantów sąsiadujących ze zdrowymi komórkami, a nie w przypadku komórek otoczonych przez inne komórki z genem Mahjong. Zatem, podobnie jak w przypadku Lgl, komórki, którym brakuje Mahjonga, muszą ponieść porażkę w rywalizacji z sąsiadami.

Kiedy naukowcy sprawdzili, jaką rolę odgrywa Mahjong we współzawodnictwie komórek, postanowili sprawdzić, czy uda im się wywołać współzawodnictwo komórek u ssaków. W celu naśladowania efektu spontanicznej mutacji w genie Mahjong w nowotworach ssaków, pozyskali komórki nerek, w których geny białka Mahjong można wyłączyć przez dodanie antybiotyku tetracykliny. Przed dodaniem tetracykliny, komórki wymieszano z normalnymi komórkami i pozwolono im rozrastać się i formować nowotór nabłonka. Co ciekawe, po dodaniu tetracykliny do nowotworu, komórki, które traciły białko Mahjong, zaczęły umierać, tak jak u muszek. Ich śmierć była samozniszczeniem; nie zdarzała się bowiem w obecności substancji blokującej drogę apoptozy. W komórkach nerek, tak jak u muszek, samobójstwo komórki zaobserwowano tylko u komórek ze zmutowanym genem Mahjong, otoczonych przez normalne komórki.

Zaobserwowanie współzawodnictwa komórek w ssaczych nowotworach to emocjonujący krok naprzód w zrozumieniu interakcji między komórkami rakowymi i ich otoczeniem. Te odkrycia identyfikują Mahjong i Lgl jako ważne białka, od których zależy, czy komórka przeżyje współzawodnictwo. Być może wkrótce onkolodzy będą potrafili leczyć nowotwory, przechylając szalę zwycięstwa we współzawodnictwie na stronę zdrowych komórek.

[Tłumaczenie: Zuzanna Niemier]

Źródło: Mair W (2010) How Normal Cells Can Win the Battle for Survival Against Cancer Cells. PLoS Biol 8(7): e1000423. doi:10.1371/journal.pbio.1000423