Ćelije su sposobne da prevedu mehaničke promene u biološke odgovore. Ovaj proces je poznat kao mehanotransdukcija i igra osnovnu ulogu u napredovanju solidnih tumora, kao što je rak dojke.
Dobro je poznato da uobičajena mehanička promena u progresiji raka uključuje očvršćavanje tkiva. Ova ukočenost je upravo ono što se otkriva tokom samopregleda ili palpacije dojke za potencijalno otkrivanje tumora. Ukočenost tkiva dojke pokreće lančanu reakciju, izazivajući napetost unutar ćelija i izobličujući njihova jezgra. Na kraju, ova nuklearna deformacija aktivira gene odgovorne za kontrolu proliferacije ćelija, koji su usko povezani sa rastom tumora.
Studija objavljena danas u časopisu Nature Materials pokazuje ćelijski mehanizam koji bi mogao biti ključan u usporavanju progresije tumora dojke. Rezultati studije, koju je vodio Pere Roca-Cusachs, glavni istraživač Instituta za bioinženjering Katalonije (IBEC) i Univerziteta u Barseloni, pokazuju da laminin, protein koji obezbeđuje strukturu i podršku zdravom tkivu dojke, ometa proces mehanotransdukcije u ćelijama, čime se štiti jezgro od deformacije.
„Naši nalazi pokazuju da prisustvo laminina ublažava efekte ukočenosti, efikasno štiteći ćelije od rasta tumora. Pokazali smo ovaj mehanizam in vitro, ali verujemo da ima potencijal za primenu in vivo, s obzirom na ono što smo primetili u uzorcima iz dojke. pacijenti sa rakom“, objašnjava Zanetta Kechagia, postdoktorski istraživač na IBEC-u i prvi autor studije.
„Kroz ovaj mehanizam, za koji smo pokazali da može sprečiti invaziju tumorskih ćelija, postoji potencijal za razvoj osetljivijih dijagnostičkih alata ili čak novih terapija za rak dojke. Međutim, biće potrebna dalja istraživanja da bi se istražile ove mogućnosti“, Pere Roca-Cusachs, IBEC istraživač, Serra-Hunter vanredni profesor na Univerzitetu u Barseloni (UB) i vođa studije, objašnjava.
Već je pokazano da povećanje krutosti tkiva pokreće mehaničke reakcije unutar ćelija. Najčešći odgovori su povezani sa promenama u citoskeletu ćelije, utičući na njegovu interakciju sa okolnim tkivom i olakšavajući migraciju. Pored toga, ova krutost dovodi do aktivacije IAP proteina, koji ulazi u jezgro i pokreće ekspresiju gena povezanih sa proliferacijom ćelija.
Da bi proučavao proces mehanotransdukcije, istraživački tim je kultivisao ćelije tkiva dojke na gelovima različite krutosti kako bi oponašali zdrava (meka) i maligna (ukočena) tkiva. Oni su uporedili ponašanje ćelija na gelovima obloženim lamininom sa onim na gelovima obloženim kolagenom ili fibronektinom, koji su drugi proteini koji podržavaju ćelije i koji se prekomerno proizvode u kancerogenim procesima.
Stoga su istraživači primetili da ćelije zasejane na gelu bogatom lamininom imaju veoma blag mehanički odgovor na krutost supstrata, u poređenju sa onima zasejanim na gelovima bogatim kolagenom i fibronektinom.
Kao rezultat toga, istraživači su primetili da ćelije zasejane na gelu bogatom lamininom pokazuju značajno manje izražen mehanički odgovor na krutost supstrata u poređenju sa ćelijama koje su zasejane na gelovima bogatim kolagenom i fibronektinom.
„Ovi rezultati predstavljaju kulminaciju više od šest godina rada, tokom kojeg smo dobili podršku od Evropske komisije i sarađivali sa timom međunarodnih institucija, na čelu sa IBEC-om, kako bismo bolje razumeli kako mehaničke sile utiču na rak dojke“, rekao je Danijel Kaudepon, IBEC menadžer projekta koji nadgleda koaliciju poznatu kao MECHANO·CONTROL.
Ovo istraživanje takođe uključuje značajne doprinose drugih institucija koje učestvuju u MECHANO-CONTROL-u, kao što su Pablo Saez i Marino Arroio sa Universitat Politecnica de Catalunia, i Thijs Koorman i Patrick Derksen iz Univerzitetskog medicinskog centra Utreht, Holandija.
Više informacija: Kechagia, Z. et al. Veza laminin-keratin štiti jezgro od mehaničke deformacije i signalizacije. Prirodni materijali (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01657-3 . vvv.nature.com/articles/s41563-023-01657-3
Istražite dalje
