В России выяснили, как меняются механические свойства клеток при раке молочной железы

Размягчение опухолевых клеток — установленный еще в начале 2000-х годов факт, который даже предлагали использовать в качестве диагностического критерия. Однако в большинстве ранее проведенных исследований оценивалась главным образом жесткость клетки, определяемая состоянием цитоскелета.

«Между тем плазматическая мембрана обладает собственными механическими характеристиками, включая вязкость. Вопрос о том, как соотносятся вязкость мембраны и общая жесткость клетки в нормальных и опухолевых клетках, остается открытым. Его решение может способствовать уточнению диагностических критериев и прогностических подходов в онкологии», — пояснил заведующий отделом современных биоматериалов Института регенеративной медицины Сеченовского Университета Юрий Ефремов.

В работе сравнивались нормальные эпителиальные клетки молочной железы и клетки раковой опухоли молочной железы. Ученые использовали сразу несколько современных методов: атомно-силовую микроскопию для оценки модуля упругости клеток, флуоресцентную микроскопию для измерения вязкости клеточных мембран и масс-спектрометрию для анализа их липидного состава. Результаты работы, поддержанной грантом РНФ, опубликованы в журнале Scientific Reports.

Оказалось, что раковые клетки значительно мягче нормальных и легче меняют форму. Это связано с нарушением структуры цитоскелета — внутреннего «каркаса» клетки, который в норме обеспечивает ее прочность и стабильность. У опухолевых клеток этот каркас менее организован, что облегчает их движение и проникновение в окружающие ткани.

При этом мембраны раковых клеток, напротив, оказались более вязкими. Такой эффект ученые связывают с изменением липидного состава мембраны: в ней возрастает содержание насыщенных жирных кислот и сфингомиелина — компонентов, которые делают мембрану более плотной. Одновременно снижается доля полиненасыщенных жирных кислот, отвечающих за ее текучесть.

По словам исследователей, сочетание мягкого «внутреннего скелета» и плотной мембраны может давать опухолевым клеткам эволюционное преимущество. С одной стороны, сниженная жесткость облегчает миграцию и инвазию, а с другой — более вязкая мембрана стабилизирует сигнальные платформы на поверхности клетки, помогая ей выживать и адаптироваться в агрессивной среде.

Полученные данные имеют важное значение для более глубокого понимания фундаментальных механизмов развития опухоли. В дальнейшем планируется проведение исследований в более сложных моделях, трехмерных клеточных культурах, более полно отражающих условия in vivo.  Изучение таких «физических подписей» опухолевых клеток может в перспективе быть полезным в разработке новых диагностических подходов и методов терапии.