Новости

Биологи исследовали клеточный каннибализм

Сотрудники биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова изучили стадии энтоза — процесса гибели клетки, при котором одна клетка внедряется в другую и переваривается в ней. Энтоз может стать новым способом уничтожения раковых клеток. Исследования проходили в рамках проекта «Ноев ковчег» (при поддержке Российского научного фонда), а его результаты были опубликованы в журнале Scientific Reports.

Энтоз — это один из вариантов программированной клеточной гибели, один из типов клеточного каннибализма. Процесс заключается в том, что одна клетка поглощается другой и уничтожается в ней. В энтозе могут участвовать все клетки, способные прикрепляться друг к другу. Чаще всего это опухолевые клетки, которые могут поглощать как себе подобные, так и здоровые клетки. Ученые предполагают, что с помощью энтоза можно будет, наоборот, уничтожать те раковые клетки, которые устойчивы к лекарствам, вызывающим апоптоз. Апоптоз — это другой вариант программированной гибели, при котором клетка просто распадается на отдельные апоптотические тельца.

У поглощающей (энтозной) клетки образуется вырост плазматической мембраны — своеобразная складка, которая «накрывает» внедряющуюся клетку, подобно одеялу. Затем плазматическая мембрана «схлопывается» вдоль складки, и таким образом внедряющаяся клетка оказывается внутри энтозной вакуоли, где удерживается с помощью специализированных контактов — десмосом. Вскоре мембрана, из которой состоит вакуоль, начинает изменяться: в ней исчезают белки десмосом, но появляются белки, которые нужны для слияния с лизосомами — органеллами, которые впоследствии «переварят» внедрившуюся клетку. Лизосомы энтозной клетки сливаются с мембраной вакуоли, и в вакуоль поступают пищеварительные ферменты для разрушения внедрившейся клетки. Внутри внедрившейся клетки тоже активируются лизосомы, и их становится больше. В результате внедрившаяся клетка разрушается и погибает. Продукты, которые образуются при расщеплении белков, ДНК, липидов, полисахаридов и прочих молекул внедрившейся клетки, могут служить дополнительным питанием для энтозной клетки.  

Авторы выяснили, что процесс энтоза состоит из пяти последовательных стадий. Переход от одной стадии к другой сопровождается изменением геометрических форм энтозной и внедрившейся клеток, некоторых мембранных органелл (аппарат Гольджи, митохондрии, лизосомы). Ученые выделяли стадии по форме внутренней клетки, структуре ее ядра и по состоянию цитоплазмы обеих клеток.

Ученые также показали, что в реализации программы энтоза важную роль играют аппарат Гольджи, входящие в состав цитоскелета микротрубочки и актиновые микрофиламенты (нити из белка актина, которые присутствуют во всех эукариотических клетках). Доказано, что экспериментальное разрушение этих трех компонентов препятствует внедрению одной клетки в другую, но не останавливает деградацию уже внедрившейся клетки. Это значит, что эти компоненты не участвуют в заключительных этапах энтоза. Данный принцип гибели одной клетки внутри другой работает в субстрат-зависимых культурах — клетках, которые растут и делятся в культуре только при контакте с плотной поверхностью, такой как стекло или пластик.

«Мы продемонстрировали, что энтоз возможен не только при росте клеток в суспензионном состоянии (во взвешенном состоянии в жидкой среде), но и при прикреплении их к субстрату и друг к другу. Мы впервые обнаружили стадийность этого процесса и возможность воздействия на определенные стадии», — рассказала один из авторов статьи Галина Онищенко, доктор биологических наук, заведующий кафедрой клеточной биологии и гистологии биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.

В ходе работы ученые исследовали раковые клетки эпидермоидной карциномы и клетки аденокарциномы человека, потом наблюдали за ними. Для выделения энтозных клеток авторы использовали иммуноцитохимическое и цитохимическое окрашивание, а наблюдение за ними осуществили при помощи митроскопических методов. Так, кроме стандартного светового микроскопа, ученые использовали видеомикроскопию — световую микроспопию с видеоусилением, с помощью которой определили некоторые количественные параметры препарата. Флуоресцентная микроскопия позволила исследовать отдельные клетки. С помощью конфокального микроскопа можно получить «виртуальные срезы» клетки, из которых создается её трехмерная модель. Исследования на сканирующем и трансмиссионном электронных микроскопах, использующие сфокусированный пучок электронов, взаимодействующий с образцом, позволили получить увеличенные изображения объекта и его химический состав. Также ученые использовали корреляционную микроскопию, которая соединяет в себе методы световой и электронной микроскопии, что важно для биомедицинских исследований.

Чтобы найти способ запустить энтоз с помощью химиотерапевтических воздействий, учёным необходимо доказать его возможность при взаимодействиях клеток друг с другом и с субстратом, а также понять, как одни клетки внедряются в другие. Возможность запуска процесса энтоза важна в тех случаях, когда опухолевые клетки устойчивы к веществам, вызывающим апоптоз. Авторы отмечают, что они продолжают исследовать явление энтоза при ряде химиотерапевтических воздействий. Это позволит в будущем учитывать вклад энтоза в процессы усиления опухолевой прогрессии и в развитие резистентности опухолевых клеток к химиотерапевтическим препаратам.

«Результаты работы показывают, что стадийность энтоза включает в себя последовательные изменения различных структурных и функциональных характеристик энтозной и внедряющейся клеток. Это в дальнейшем позволит определить механизмы перехода от одной стадии энтоза к другой и найти способы управления данным вариантом программированной клеточной гибели», — заключила Галина Онищенко.

 

Работа проходила в сотрудничестве с учеными из Национального института злокачественных новообразований (США).

Читайте также
История шестиногого монстра, созданного для армии США
История шестиногого монстра, созданного для армии США
Вооруженные силы США потратили миллионы долларов на разработку гигантских шестиногих шагающих грузовиков в 1980-х годах
Устройства для ЗОЖ. Где правда, а где ложь?
Устройства для ЗОЖ. Где правда, а где ложь?
Насколько врут умные часы и другие гаджеты для подсчета пульса, калорий, давления, шагов, жира и прочего?
Античный драматург Софокл — прадедушка фотографии и кино?
Античный драматург Софокл — прадедушка фотографии и кино?
Почему в Античности не додумались создать фотоаппарат?