Возможно ли искоренить рак: новое исследование израильских учёных

Новаторское исследование специалистов Тель-Авивского университета, показывающее, что корни растений растут в виде нитей, послужит моделью для изучения процесса проникновения раковых клеток в ткани человеческого организма. Исследование проводилось под руководством профессора Илона Шани из Школы растениеводства и продовольственной безопасности и профессора Илана Царфати из отделения клинической микробиологии и иммунологии в сотрудничестве с учёными из США, Австрии и Китая. Статья была опубликована в престижном журнале Nature Communications.

Авторы исследования: Янцзе Ху, Мутасем Омари (Тлеь-Авивский университет, Израиль), Юнь Ху (Калифорнийский университет, США), Охад Дорон (Тель-Авивский университет, Израиль), Лукас Хурмайер (Институт науки и технологий Австрии, Австрия), Цинго Чен (Калифорнийский университет, США), Или Мегидес, Ори Чекли (Тель-Авивский университет, Израиль), Чжаоцзюнь Дин (Шаньдунский университет, Китай), Иржи Фримл (Институт науки и технологий Австрии, Австрия), Юньде Чжао (Калифорнийский университет, США), Илан Царфати, Илон Шани (Тель-Авивский университет).

Введение

В междисциплинарном исследовании, проведенном в Тель-Авивском университете, учёные из Школы наук о растениях и продовольственной безопасности факультета наук о жизни Джорджа С. Уайза объединились с коллегами из кафедры клинической микробиологии и иммунологии медицинского факультета Саклера для изучения роста растений. Исследователи растений использовали вычислительную модель, созданную исследователями рака для раковых клеток, и применили ее к клеткам в корнях растений. Наблюдая за поведением одной клетки, они обнаружили, что корень растет резьбовым движением, как сверло, пробивающее стену. Исследование, которое значительно продвигает изучение растений как в экологическом аспекте, так и в плане развития сельского хозяйства и пропитания населения, теперь позволит изучить модель также на раковых клетках и на том, как они проникают в соседние здоровые ткани.

Ход исследования

Исследователи из группы профессора Шани использовали модельное растение под названием арбидопсис. Они пометили ядра клеток корня с помощью флуоресцентного белка и наблюдали за процессом роста и перемещением клеток на кончике корня с помощью мощного микроскопа (примерно 1000 клеток на каждом изображении).

Кроме того, чтобы изучить, что вызывает и контролирует движение, они сосредоточились на гормоне, известном как ауксин, который регулирует развитие растений. Учёные встроили в несколько выбранных клеток генетическую систему, которая позволяет включать и выключать производство ауксина, а затем отслеживали влияние включения и выключения на тысячу клеток корня в пространственном и временном измерениях. После каждой активации или выключения ауксина каждую из тысячи клеток снимали на видео в течение 6-24 часов, таким образом накапливая огромное количество отснятого материала.

Затем исследователи использовали вычислительные инструменты, предоставленные им профессором Царфати, которые были разработаны в его лаборатории для мониторинга развития раковых опухолей, и использовали их для анализа файлов изображений, полученных в ходе эксперимента. Фактически, они впервые смогли собственными глазами наблюдать за движением корня, а также точно определить и нанести на карту около 30 параметров роста корня во времени и пространстве, включая ускорение, длину, изменения в клеточной структуре, координацию между клетками во время роста и скорость движения. Полученные данные даже позволили точно оценить движение и действие ауксина в корне, а также то, как он контролирует процесс роста.

Результаты

Вычислительные инструменты, разработанные для исследования рака, позволили впервые точно измерить и количественно оценить кинетику роста и выявить механизмы, которые контролируют его в разрешении одной клетки. При этом они значительно продвинули исследования растений. В ходе исследования учёные обнаружили захватывающий феномен, который до сих пор не наблюдался вживую: изучили и измерили направления движения одного и того же гормона, который перемещается от клетки к ячейке у корня, чтобы контролировать рост корня и движение его нити.

Лаборатория профессора Царфати, специализирующаяся на индивидуальном лечении рака молочной железы, в настоящее время анализирует результаты исследований с целью продвижения новых разработок в лечении рака. «Это синергетическое сотрудничество, которое укрепляет и обучает обе стороны», — говорит профессор Царфати. «Мы проводим сравнения между движением корней и движением раковых клеток. В растениях процессы протекают намного быстрее, поэтому они являются для нас отличной моделью молекулярных механизмов, вызывающих образование метастазов раковых клеток. Белок MET вызывает повышенный рост клеток и образование метастазов. Два года назад одобрили лечение ингибиторами MET , но мы определили, что у пациентов развилась резистентность к лечению MET. Недавно мы смогли выделить набор работающих белков, который вместе с белком MET приводит к лекарственной устойчивости. Сейчас мы изучаем новый подход к лечению рака путем смешивания этих белков. Результаты совместного исследования растительных клеток в значительной степени помогут нам улучшить лечение рака груди, а также других видов рака, при которых белок MET также является типичным явлением».

Помимо механистического понимания развития корней, разработанные в ходе исследования инструменты позволят биологам изучать кинетику и морфологию различных критических процессов на уровне отдельных клеток во всех организмах.

Другие актуальные исследования:

• Израильские учёные разработали технологию восстановления костей с применением искусственно выращенных тканей
• Новое исследование: раковые клетки могут развивать лекарственную устойчивость за счет использования вредных белков в гаметах
• Учёные из Института Вейцмана расшифровали мозговой механизм, ответственный за чувство сытости и голода
• Исследование учёных Еврейского университета: употребление даже незначительного количества «нездоровой» пищи в период роста нарушает нормальное развитие костей