Разработана 3D-модель метастазов рака

Одной из опасных особенностей онкологических заболевания является образование метастазов. Раковые клетки могут отрываться от первичной опухоли, разноситься по организму и формировать вторичные опухоли - метастазы. В настоящее время при разработке методов лекарственной терапии онкологических заболеваний используется главным образом двухмерное моделирование образования метастазов, при котором движение раковых клеток проецируется на одну плоскость.

Однако, как сообщает ScienceDaily, новое исследование показало, что такой подход не гарантирует создания адекватной картины распространения метастазов. Исследование проводила группа медиков США в составе Пола Мацудайры (Paul Matsudaira), Дугласа Лауффенбургера (Douglas Lauffenburger) и Мухаммада Замана (Muhammad Zaman). Ученые обнаружили, что характер движений раковых клеток в трехмерном пространстве может сильно различаться.

В работе использовался специальный конфокальный микроскоп. С помощью этого микроскопа каждая проба тканей «разрезалась» на виртуальные разрезы, генерируя новую порцию изображений каждые 15 минут. Затем процесс движения раковых клеток моделировался с использованием специально разработанной компьютерной программы.

Как указывает д-р Лауффенбургер, новое исследование объясняет, почему двухмерный анализ действия противометастазных препаратов не способен предсказать их эффект на тканевом уровне. При таком анализе не учитываются те препятствия, которые встречаются на пути движения клеток в организме. В реальном трехмерном пространстве клетки продвигаются через «джунгли» волокон-«лиан», которые затрудняют их движение. Поэтому скорость движение клеток в трехмерном пространстве ниже, чем предсказывуют двухмерными моделями.

С другой стороны, эти «лианы» необходимы для движения клеток, которые закрепляются на них с помощью особых белков-интегринов, а затем подтягивают сами себя вперед. При инактивировании некоторых из этих белков (что, собственно, и делают определенные противораковые препараты) клеткам, передвигающимся по поверхности «полога джунглей» организма (т. е. в двухмерном пространстве), требуется большее количество волокон для успешного продвижения. В то же время, клетки пробирающиеся внутри трехмерных «джунглей» успешнее продвигаются при сокращении числа волокон или их укорачивании. Сложность этих процессов еще больше усиливается тем, что клетки становятся чрезвычайно чувствительными к жесткости волокон, особенно когда их интегрины инактивированы.

#gallery#

Авторы работы считают, что разработка эффективных противометастазных препаратов будет более успешной при использовании именно 3D-модели транспорта раковых клеток в организме и соответствующих подходов компьютерного моделирования.