Механобиология объяснит рецидивы онкозаболеваний

Ученые собираются раскрыть одну из самых важных медицинских загадок – рецидив онкологических заболеваний. Профессор Нин Ван с кафедры механики и инженерии Университета штата Иллинойс решил совместить знания в области механики и биологии и получить ответ на один из важнейших вопросов, который волнует миллионы людей уже в течение 30 лет.

Рецидивы рака являются серьезной проблемой: после успешного выздоровления, спустя недели или даже несколько лет, онкологическое заболевание возвращается и зачастую лишает пациента надежды выжить. В общей сложности онкозаболевания ежегодно приводят к смерти 500000 человек, и во многих случаях летальный исход спровоцирован именно рецидивом заболевания.

До сих пор было неясно, отчего происходят рецидивы. В принципе сам механизм понятен: для регенерации опухоли необходимо от четверти миллиона до миллиона раковых клеток, но у пациентов в стадии ремиссии (вылечившихся) таковых клеток намного меньше.

Последние исследования показывают, что не все раковые клетки одинаковы. Большинство раковых клеток не имеют способности к неограниченному размножению и созданию опухоли. Такие клетки, оторвавшись от "родительской" опухоли, обычно погибают. Однако есть небольшой процент раковых клеток, которые могут воспроизводиться бесконечно, и считается, что именно они несут ответственность за рост опухоли и рецидив болезни. Эти клетки называют раковыми стволовыми клетками и всего десяток таких клеток (ничтожное количество) может вновь восстановить опухоль.

Но это все теория – до сих пор не было надежного способа идентифицировать раковые стволовые клетки, посему никаких методов борьбы с ними разработать не получалось.

Профессор Нин Ван исходит из того, что стволовые раковые клетки чрезвычайно устойчивы к химиотерапии и даже к препаратам, которые очень эффективны против нормальных раковых клеток. Необходимо выяснить, почему так происходит.

Нин Ван уже применял свои знания механики в различных областях биологии. Например, он раскрыл влияние механических сил на клеточные процессы в ходе так называемой механотрансдукции. Это явление возникает, когда механические силы проталкивают специфические белки через клеточную стенку. Ван предположил, что механическая энергия передается внутрь клетки вплоть до ядра и может изменять экспрессию генов с непредсказуемыми результатами. В частности приложенная сила не может включить или выключить какой-то определенный единственный ген, а только несколько или большую группу.

Также недавно ученый установил, что особая мягкая подложка для культуры стволовых клеток может поддерживать их в плюрипотентном состоянии. Ранее, для того, чтобы сохранить способность стволовых клеток превращаться в любые другие клетки организма, ученые применяли дорогостоящие химические вещества, так называемые факторы роста.

Не исключено, что надежные методики защиты от рецидивов рака и секрет устойчивости раковых стволовых клеток будет обнаружен именно в плоскости механики.