Ученые из Института Вейцмана в Израиле описали молекулярный механизм, который позволяет тканям восстанавливаться после серьезных повреждений. Этот же процесс, по-видимому, объясняет, почему раковые опухоли часто возвращаются после лечения в более агрессивной и устойчивой форме. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
В центре открытия – ферменты-каспазы. Прежде их роль связывали исключительно с запуском апоптоза – программируемой клеточной гибели. Оказалось, что каспазы не только уничтожают поврежденные клетки, но и способны делать некоторые из них сверхустойчивыми. Такие клетки-«выжившие» затем становятся основой для восстановления всей ткани.
В ходе эксперимента ученые воспроизвели опыты 1970-х годов, облучая радиацией личинок плодовых мушек, но использовали современные генетические инструменты для детального наблюдения. В поврежденной эпителиальной ткани они обнаружили два типа клеток, устойчивых к гибели. Первый тип, названный DARE-клетками, запускает процесс самоуничтожения, но останавливает его на полпути. Именно эти клетки играют ключевую роль в регенерации: получая сигналы от соседних умирающих клеток, они начинают активно делиться и за 48 часов восстанавливают почти половину поврежденного участка. Без них процесс восстановления не запускается.
Второй тип – NARE-клетки – изначально устойчив к повреждениям, но сам инициировать регенерацию не может. Он подключается к процессу под действием сигналов от DARE-клеток. Как выяснили исследователи, процесс апоптоза в DARE-клетках прерывает особый белок – «молекулярный мотор», который не дает инициирующей каспазе активировать каспазы-«исполнители», завершающие разрушение клетки. Ранее повышенную активность этого белка уже связывали с ростом раковых опухолей.
Этот механизм также объясняет, почему рак становится устойчивее к терапии. При повторном облучении ткани потомки DARE-клеток оказались в семь раз более стойкими к радиации, чем клетки в исходной ткани. Это может быть причиной, по которой рецидивирующие опухоли хуже поддаются лечению. Чтобы бурный рост не перешел в злокачественный, DARE- и NARE-клетки контролируют друг друга через систему сигналов: первые стимулируют рост вторых, а те в свою очередь подавляют активность первых, поддерживая баланс.
Хотя работа проводилась на плодовых мушках, ее результаты могут быть применимы и к человеку. Понимание этого двойственного механизма в перспективе позволит разрабатывать как методы ускорения заживления здоровых тканей, так и новые подходы к лечению онкологических заболеваний, которые не позволят раковым клеткам использовать эту систему для выживания.
