Учёные из Китая обнаружили, что высокая вязкость жидкости на границе глиобластомы – одной из самых смертоносных опухолей мозга – парадоксальным образом не замедляет, а усиливает её распространение. Пребывая в густой среде, раковые клетки адаптируются, становятся меньше, эластичнее и в итоге активнее проникают в здоровые ткани.
Исследователи из больницы Чунцина и Чунцинского университета установили, что жидкость на периферии опухоли примерно в восемь раз более вязкая, чем в её отмирающем центре. Раньше основное внимание в онкологии уделяли химическим сигналам и жёсткости самих тканей, но влияние вязкости межклеточной жидкости оставалось малоизученным. Как оказалось, она не просто создаёт механическое препятствие, а действует как своего рода «тренажёр» для раковых клеток.
Чтобы изучить этот эффект в контролируемых условиях, команда разработала открытый микрофлюидный чип, имитирующий физическую среду на краю опухоли. В отличие от традиционных закрытых систем, новое устройство позволяет долго, до одного месяца, культивировать клетки и наблюдать за ними, не сталкиваясь с проблемами нехватки кислорода или трения о стенки каналов.
В ходе эксперимента две линии клеток глиобластомы человека (U-251 и LN-229) в течение месяца росли в среде с повышенной вязкостью. После этого клетки, адаптировавшиеся к таким условиям, двигались быстрее и на большие расстояния, чем контрольная группа. Наблюдения под микроскопом показали, что они стали меньше и легче деформировались, что позволяло им протискиваться сквозь узкие пространства между микроскопическими столбиками на чипе. В ядрах этих клеток накапливался белок YAP, который отвечает за реакцию на механическое напряжение.
Интересно, что обе клеточные линии достигли схожих физических изменений разными путями. У клеток U-251 активировались гены, связанные с инвазией, тогда как клетки LN-229 стали более подвижными без существенных изменений в экспрессии генов. Анализ показал, что приобретённые свойства сохраняются даже после возвращения клеток в среду с нормальной вязкостью – это указывает на наличие у них своего рода «механической памяти».
Результаты исследования, опубликованные в журнале Microsystems & Nanoengineering, открывают новые перспективы для лечения рака. Созданный чип может стать платформой для тестирования препаратов, нацеленных на пути, которые клетки используют для адаптации к механическому стрессу. Новые данные предполагают, что терапия, направленная на сигнальный путь белка YAP или на цитоскелет клетки, может оказаться эффективной в борьбе с инвазивностью глиобластомы.
