В позвоночнике найдены стволовые клетки, привлекающие клетки рака

Костное микроокружение может проивлекать опухолевые клетки и способствовать их росту, однако некоторые виды рака, в том числе рака молочной железы, простаты и легких, чаще метастазируют в позвоночник, чем в длинные кости, и причины этого неясны. Еще в 1940-е годы была выдвинута гипотеза, согласно которой проникновение раковых клеток в позвоночник связано с кратковременным обращением кровотока, например, при сильном кашле. Эта идея «до сих пор является классической догмой, которой учат в медицинских школах», — говорит руководитель нового исследования Мэтью Гринблатт (Высшая школа медицинских наук Вейл Корнелл в Нью-Йорке). Результаты Гринблатта и его коллег «перевернули эту очень старую парадигму».

Опухолевые клетки взаимодействуют с клетками, отвечающими за построение кости, — остеобластами, как физически, так и посредством сигнальных молекул. Это взаимодействие способствует образованию остеокластов — специализированных клеток, разрушающих кость, — что приводит к опасным переломам костей и тяжелым заболеваниям. Можно предположить, что, остеобласты в позвоночнике и в длинных костях различаются по способности привлекать опухолевые клетки из кровотока. Известно, что костная ткань позвоночника имеет специфические особенности, отличающие ее от других костей, и, вероятно, развивается по особому пути. Поэтому исследователей заинтересовали скелетные стволовые клетки позвоночника, от которых происходят в том числе остеобласты.

Ученые из лаборатории Гринблатта выделили стволовые клетки из позвонков мышей и бедренных костей. Транскрипционное профилирование показало, что эти два типа стволовых клеток экспрессируют разные наборы генов. В скелетных стволовых клеток позвоночника (vSSC) активно экспрессируются транскрипционные факторы ZIC1 и PAX1 и индуцируют экспрессию других генов, в том числе маркеров этого типа клеток. Авторы подтвердили, что vSSC обладают всеми свойствами стволовых клеток, такими как способность к самообновлению и дифференцировке в несколько клеточных линий. Когда исследователи ввели их в мышцы мышей, в мышцах формировались костные органоиды; потомки vSSC были сходны с клетками, которые обычно обнаруживаются в позвоночнике. vSSC важны для формирования позвоночника: при их избирательном блокировании у специальной линии мышей развитие позвоночника серьезно нарушалось.

Авторы предположили, что именно с этим новым типом стволовых клеток связано предпочтительное метастазирование в позвоночник. Действительно, когда клетки рака молочной железы вводили в кровоток мышей, в позвонках обнаруживалось больше опухолевых клеток, чем в длинных костях, причем они располагались в непосредственной близости от клеток линии vSSC. Какого либо влияния особенностей кровеносных сосудов или скорости кровотока на эту локализацию обнаружить не удалось.

В опытах с костными органоидами авторы установили, что vSSC секретируют белок MFGE8, который стимулирует миграцию опухолевых клеток, а также, вероятно, способствует их росту. У мышей удаление гена белка снизило вероятность проникновения раковых клеток в позвоночник примерно на две трети.

Исследователи также выделили vSSC из образцов ткани человеческих позвонков, полученных после операций на позвоночнике. Оказалось, что vSSC человека, секретирующие MFGE8, чаще взаимодействуют с раковыми клетками, чем vSSC, которые его не секретируют.

Пока неясно, регулируют ли vSSC также выживание и пролиферацию опухолевых клеток в ткани позвоночника. Нуждается в дальнейших исследованиях физиологическая функция MFGE8, который продуцируют vSSC, подчеркивает обозреватель Nature. Известно, что MFGE8 производят разные типы скелетных клеток, и его делеция снижает костную массу у старых мышей.

Эти результаты важны не только для онкологии. Например, спондилодез — хирургическое сращивание двух или более позвонков после травм либо для облегчения боли при сколиозе и артрите — часто терпит неудачу по неустановленным причинам, говорит соавтор исследования Сравишт Айер из Больницы специальной хирургии в Нью-Йорке. Возможно, дальнейшее изучение vSSC повысит вероятность успешных исходов.

Также будет интересно исследовать, одинаковы ли механизмы, нарушающие функции vSSC, у старых мышей и у людей, и могут ли эти механизмы отвечать за проблемы с костями и переломы позвонков, которые возникают у пожилых людей.