Kapaszkodás és elrejtés: Hogyan terjednek a rákos sejtek az agyban és gyarapodnak?

Kiesler Éva 2014. február 27., csütörtök

Ez a kép azt mutatja, hogy egy mellrákos sejt (zöld) az agy vérkapillárisához (lila) tapad.

A kutatók új megértést nyertek a daganatok áttétképzéséről azáltal, hogy tanulmányozták a kivételes mell- és tüdőrákos sejtek viselkedését, amelyek képesek bejutni az agyba és túlélni ott.

Az áttét, az a folyamat, amely lehetővé teszi, hogy egyes rákos sejtek elszakadjanak eredetű daganatuktól és egy másik szövetben gyökerezzenek, az a leggyakoribb ok, ami miatt az emberek meghalnak a rákban. Mégis, a legtöbb daganatsejt elpusztul, mielőtt eljutna a következő rendeltetési helyre, különösen, ha ez a cél az agy. Például tüdőrákban szenvedő betegeknél alkalmi daganatos sejtek bejuthatnak a véráramba és beszivároghatnak az agyba, de nagyon kevesen élnek túl sokáig ahhoz, hogy új daganatokat hozzanak létre.

A Memorial Sloan Kettering tudósainak egy csoportja megvizsgálta, hogy a keringő tumorsejtek többsége miért hal meg az agyba jutva, és miért kivételes esetekben más sejtek nem. A Cell című folyóiratban ma megjelent legújabb tanulmányuk azonosítja azokat a géneket és fehérjéket, amelyek szabályozzák az áttétes emlő- és tüdőrák sejtek túlélését az agyban.

Ezeket a túlélési tényezőket egy napon gyógyszerekkel lehet célozni, hogy tovább csökkentsék az emberek metasztázis kockázatát. A tanulmány vezető szerzője, a Sloan Kettering Intézet igazgatója, Joan Massagué szerint valószínűleg egyetlen mechanizmus teszi lehetővé a rákos sejtek számára a különféle szervek, köztük az agy kolonizálását számos betegségtípusban.

Alul tanulmányozott betegségtípus

A metasztatikus agydaganatok többféle rákban fordulnak elő - ideértve többek között az emlőrákot, a tüdőt és a vastagbélrákot -, és becslések szerint körülbelül tízszer gyakoribbak, mint az elsődleges agyrákok. Eddig kevés kutatást végeztek a metasztatikus agydaganatok kialakulásával kapcsolatban.

Dr. Massagué és munkatársai négy évvel ezelőtt kezdték kezelni ezt a problémát, és azóta megtudták, hogy az agy a keringő tumorsejtek által jobban védett, mint a legtöbb szerv a kolonizációval szemben. Az agyban való magvához a rákos sejtnek el kell távolodnia eredetű daganatától, be kell lépnie a véráramba, és át kell mennie egy sűrűn tömörült érrendszeren, amelyet vér-agy gátnak neveznek. Az egérkísérletek, amelyek során metasztatikus emlőrákos sejteket jelöltek és képeztek az idők során, azt mutatták, hogy nagyon kis számban sikerült teljesíteni ezt az utat, és azokból a sejtekből, amelyek eljutottak az agyba, 1000-ből kevesebb mint egy maradt életben.

"Nem tudtuk, miért hal meg ilyen sok ilyen sejt" - mondja Dr. Massagué. „Mi ölti meg őket? És hogy az alkalmi sejtek hogyan maradnak életben ebben a kiszolgáltatott állapotban - néha évekig elbújva az agyban -, hogy végül új daganatokat szüljenek? Mi tartja életben ezeket a ritka sejteket, és hol rejtőznek?

Haláljelek elhallgatása

E kérdések megválaszolására a kutatók emlő- és tüdőrák egérmodellekkel, két daganattípussal végeztek kísérleteket, amelyek gyakran átterjedtek az agyban, és az agy metasztázisához kapcsolódó géncsoportot vizsgálták. Kutatásuk feltárta, hogy sok agyba jutó rákos sejtet elpusztítanak az asztrociták - a leggyakoribb agysejt-típusok -, amelyek a Fas ligand nevű fehérjét választják el.

Amikor a rákos sejtek találkoznak ezzel a fehérjével, őket egy belső halálprogram aktiválása váltja ki az önpusztításra. A tanulmány azt is kimutatta, hogy a kivételes ráksejtek, amelyek elmenekülnek, ezt a Serpin nevű fehérje termelésével teszik meg, amely egyfajta antidotumként hat a közeli asztrociták által rájuk adott haláljelekre.

Véredényeket átölelve

A kutatók képalkotó módszerekkel vizsgálták e dacos metasztatikus sejtek viselkedését az egerek agyában. Észrevették, hogy a túlélő sejtek a vérkapillárisok tetején nőttek - mindegyik sejt szorosan az éréhez tapadt, „mint egy fatörzset átölelő pandamaci” - mondja Dr. Massagué.

"Ez az ölelés egyértelműen elengedhetetlen" - magyarázza. „Ha egy tumorsejt leválik az éréről, a közeli asztrociták elpusztítják. Azon maradva táplálkozik és védetté válik, és végül elkezd osztódni, hogy köpenyt képezzen az edény körül.

Mikroszkóp alatt a kutatók figyelték, ahogy ezek a hüvelyek apró golyókká nőnek, amelyek végül daganatokká válnak. "Miután meglátta, soha nem felejtheti el ezt a képet" - mondja Dr. Massagué.

A tudósok kísérleteket végeztek a sejtek viselkedésének molekuláris alapjainak meghatározására, és kimutatták, hogy a tumorsejtek által termelt fehérje egyfajta tépőzárként működik, és a sejteket az erek külső falához rögzíti.

Terápiás ötletek

Az eredmények új lehetőségeket adnak a tudósoknak az áttétek biológiájának megértésére és tanulmányozására, és új terápiák kifejlesztéséhez is vezethetnek, amelyek a metasztázis természetes akadályainak megerősítésével működnének. A tanulmány számos mechanizmust azonosít, amelyeket az ilyen gyógyszerek megcélozhatnak. Dr. Massagué-t különösen érdekli egyes daganatos sejtek ereket átölelő képessége, mivel gyanítja, hogy ez a viselkedés elengedhetetlen lehet a metasztatikus rákos sejtek túléléséhez nemcsak az agyban, hanem a test más részeiben is, ahol metasztatikus daganat nő előfordulhat.

"A legtöbb rákos betegnek fennáll annak a veszélye, hogy daganata több helyre is átterjed" - jegyzi meg Dr. Massagué. Például az emlőrák áttétet adhat a csontokban, a tüdőben és a májban, valamint az agyban. "Amit nézhetünk" - teszi hozzá -, egy jövőbeli módja annak, hogy egyidejűleg megakadályozzuk a metasztázisokat számos szervnél. Olyan gyógyszereket használunk, amelyek a tumorsejtek számára elengedik a tapadt ereket.