Vědci poprvé ukázali, jak buněčné „nosiče" spouštějí invazi nádorových buněk

Čeští vědci z Ústavu molekulární genetiky AV ČR použili unikátní metodu, která využívá magnety k manipulaci vnitrobuněčných struktur. Díky této inovaci poprvé přímo ovlivnili dění uvnitř buněk a zjistili, že pro-rakovinné váčky s proteinem Rab25 hrají klíčovou roli při tvorbě výběžků, jež umožňují nádorovým buňkám pronikat do okolní tkáně. Tento objev, publikovaný v prestižním časopise Science Advances, otevírá nové možnosti pro pochopení a potenciální ovlivnění šíření rakoviny v těle.

Až dosud vědci tušili, že recyklační váčky neboli endozomy hrají důležitou roli v pohybu a chování buněk, ale nedokázali přímo zjistit, jak ovlivňují tvorbu invazivních výběžků rakovinných buněk. Týmu Jakuba Gemperleho z Ústavu molekulární genetiky AV ČR (ÚMG AV ČR) se to nyní podařilo ve spolupráci s britskými, německými a francouzskými kolegy. Použili inovativní metodu, která kombinuje molekulární biologii s magnetickou manipulací – jmenuje se magnetogenetika.

Pomocí magnetických nanočástic a přesně zacíleného magnetického pole doslova „přitáhli“ endozomy s proteinem Rab25 blíže k okraji živých rakovinných buněk. Buňky okamžitě začaly tvořit mikroskopické výběžky, které jim pomáhají pronikat do okolní tkáně. Jde o jasný důkaz, že pouhá přítomnost těchto endozomů na okraji buněk spouští agresivní chování rakoviny.

Rab25 jako dirigent buněčné invaze

Protein Rab25, o němž je známo, že souvisí s agresivními typy rakoviny prsu a vaječníků, se v tomto výzkumu prokázal jako hlavní dirigent celého procesu. Nejenže přenáší důležité molekuly (jako je například vazebný receptor integrin β1 nebo regulátor buněčné kostry FMNL1), ale také propojuje jejich doručení s aktivací signálů přímo na buněčné membráně. Výsledkem je vznik speciálních výběžků, kterými rakovinné buňky „osahávají“ své okolí a pak se do něj začnou aktivně zaplétat a pronikat. Tak si rakovina razí cestu dál tělem.

„Naším cílem bylo pomocí magnetů přesně zacílit a ovládat pohyb drobných ‚recyklačních váčků‘ uvnitř rakovinných buněk. Díky tomu jsme chtěli lépe pochopit, jak se rakovina šíří, a najít nové způsoby, jak její invazi zastavit,“ říká Jakub Gemperle, vedoucí výzkumu a vědecký pracovník v Laboratoři integrativní biologie ÚMG AV ČR.

Zásadním přínosem studie je skutečnost, že vědci byli schopni tyto zhoubné mechanismy nejen pozorovat, ale i uměle spouštět. Významně tak posílili hypotézu, že Rab25 není pouze pasivním účastníkem, ale aktivním iniciátorem invazivní migrace.

Naděje pro cílenou terapii a lepší pochopení nejen rakovinotvorných procesů

Výsledky výzkumu poskytují nový úhel pohledu na proces metastazování a jeho možné narušení. Pokud totiž protein Rab25 hraje tak přímou roli ve spouštění invaze, jeho cílené ovlivnění – například pomocí specifických inhibitorů (látek, které zpomalují nebo zcela zastavují určitou chemickou reakci či proces) nebo narušením jeho lokalizace – by mohlo významně zpomalit nebo zastavit šíření rakoviny v těle.

Experimenty byly provedeny nejen v klasických buněčných kulturách, ale i v trojrozměrném prostředí simulujícím přirozené podmínky v těle. Právě v těchto složitějších podmínkách se ukázalo, že manipulace s Rab25 vezikuly, tj. malými, membránou obalenými váčky v buňkách, které slouží k transportu a skladování látek, zásadně ovlivňuje schopnost rakovinných buněk migrovat a kolonizovat nové oblasti.

„Tento objev mění pohled na to, jak to v buňkách funguje. Dříve se myslelo, že endozomy pouze usnadňují umístění nákladu pro vytváření výběžků při pohybu buněk. My jsme ale ukázali, že mají přímou a zásadní roli – jsou lokálním spouštěčem. Náš unikátní přístup teď otevírá dveře k dalšímu výzkumu, který nám umožní zkoumat příčinné souvislosti, jež nám dosud unikaly,“ doplňuje Jakub Gemperle z Ústavu molekulární genetiky AV ČR.

Více informací:

Mgr. Jakub Gemperle, Ph.D.
jakub.gemperle@img.cas.cz

Kontakt pro média:

Dr. Eliška Koňaříková
eliska.konarikova@img.cas.cz
+420 774 798 184

Publikace:

Live-cell magnetic manipulation of recycling endosomes reveals their direct effect on actin protrusions to promote invasive migration
Publikováno v Science Advances
DOI: 10.1126/sciadv.adu6361

Přečtěte si také

• Ve vakuu voda při nízké teplotě vře i mrzne zároveň
• Skrytá hrozba: parazité mohou ohrozit zdraví horských goril
• Letošní Biosmršť přinesla rekordní počet zaznamenaných druhů i unikátní nálezy
• Vědci zmapovali, kde je nejvíce houbových partnerů pro rostliny
• Jak překonat rezistenci nádorových buněk na terapii: vědci testovali nový systém
• Hodiny v mozku slouží jako senzor denního režimu
• Studie odhaluje citlivost starověkého germánského hospodářství na výkyvy klimatu
• Jak evropská jezera čelí klimatické změně?
• Zaměstnanci státu a státní úředníci: kde pracují a za kolik?
• Rozmanitost rostlin pomáhá ukládat uhlík do půdy – ale ne všude stejně