Читать книгу: «Относительность рака и гриба: взгляд биолога», страница 3

Резюме главы 3: В этой главе мы исследовали биологию грибов как модель для понимания клеточной анигиляции и её связи с раковыми клетками. Мы рассмотрели молекулярные и клеточные особенности грибов, такие как бесконтрольное деление клеток и способность адаптироваться к изменяющимся условиям. Эти свойства делают грибы полезной моделью для изучения рака, поскольку механизмы роста и метастазирования грибных и раковых клеток схожи. В следующей главе мы продолжим углубленное исследование этих процессов, пытаясь выстроить мост между ними и предложить новые подходы к лечению рака.

Глава 4. Метастазирование: как грибы и рак распространяются по организму

4.1. Что такое метастазирование?

Метастазирование – это процесс, при котором раковые клетки отрываются от первичной опухоли и распространяются по организму, образуя новые опухолевые очаги в других органах. Это один из самых опасных аспектов рака, так как метастазы могут приводить к разрушению функциональных органов, что затрудняет лечение и существенно снижает шансы на выздоровление.

Метастазирование происходит через два основных пути:

Гематогенный путь – распространение раковых клеток через кровеносные сосуды. Клетки попадают в кровь и переносятся в другие части тела, где они могут внедряться в ткани и образовывать новые опухоли.

Лимфогенный путь – распространение через лимфатическую систему. Раковые клетки могут попасть в лимфатические сосуды, а затем через лимфу попасть в другие части тела.

Этот процесс можно сравнить с распространением грибных спор. Споры грибов могут переноситься ветром или водой и прорастать, когда попадут в подходящую среду. Метастазирование и распространение грибов имеют схожие молекулярные механизмы, такие как миграция клеток и адаптация к новым условиям окружающей среды.

4.2. Молекулярные механизмы метастазирования и их аналогия с распространением грибов

Когда раковые клетки начинают метастазировать, они должны преодолеть несколько ключевых барьеров:

Преодоление клеточных соединений: Чтобы покинуть первичную опухоль, раковая клетка должна разрушить свои соединения с соседними клетками, что осуществляется через активацию определенных молекул, таких как металлопротеиназы, которые разрушают межклеточные соединения и позволяют клеткам отделяться от первичной опухоли.

Миграция через ткани: После того как клетка отделилась от первичной опухоли, она должна мигрировать через ткани организма. Этот процесс включает активацию молекул, таких как актинины и интегрины, которые помогают клетке двигаться и проникать в новые участки.

Прогрессия и создание новых опухолей: После того как раковая клетка попала в новый орган, она должна адаптироваться к его среде, что требует изменений в её метаболизме, а также активации молекул, которые способствуют образованию новых кровеносных сосудов (ангиогенез).

В случае грибов, аналогичный процесс происходит, когда споры прорастают в новом месте, создавая грибницу (мицелий). Споры могут путешествовать через воздух или воду, а когда они достигают благоприятных условий, они начинают разрастаться, образуя новые грибницы. Споры также «покидают» исходную колонию и мигрируют, чтобы образовать новые колонии в других местах.

Молекулы, которые участвуют в метастазировании, аналогичны тем, что помогают грибным клеткам распространяться и образовывать новые колонии. Например, грибные клетки используют белки, которые помогают им прикрепляться к поверхности и проникать через ткани, аналогично тому, как раковые клетки используют интегрины и металлопротеиназы.

4.3. Параллели между метастазированием рака и распространением грибов

Миграция и колонизация новых мест: Как и раковые клетки, грибные клетки начинают свою жизнь как споры, которые могут «мигрировать» и образовывать новые колонии, если условия благоприятны. Раковые клетки также могут мигрировать и прорастать в новые органы, где они начинают образовывать новые опухоли.

Активное разрушение окружающей среды: Грибные клетки, когда начинают прорастать, выделяют вещества, которые разлагают окружающие субстраты, чтобы получить необходимые для роста ресурсы. Раковые клетки делают нечто подобное, выделяя ферменты, которые разрушают ткани и позволяют им проникать в более глубокие слои организма.

Адаптация к новым условиям: В отличие от нормальных клеток, которые существуют в пределах своего органа, раковые клетки и грибные клетки могут адаптироваться к изменяющимся условиям, что позволяет им выживать в новых, порой неблагоприятных средах. Например, грибные клетки могут расти в кислых или щелочных средах, так же как и раковые клетки могут адаптироваться к разным уровням кислорода, питательных веществ и других факторов в организме.

Распространение и вторичное заражение: Как грибы могут распространять свои споры и заражать новые участки, так и раковые клетки могут «заражать» новые органы и ткани, приводя к образованию вторичных опухолей.

4.4. Генетические и молекулярные пути, вовлеченные в метастазирование

Метастазирование требует активации ряда молекулярных путей, многие из которых активно исследуются в контексте рака. Вот некоторые из них:

Путь Wnt/β-катенин: Этот путь играет важную роль в регуляции клеточного цикла и миграции клеток. В случае рака, активация этого пути может привести к увеличению миграции клеток и их способности проникать в окружающие ткани, что способствует метастазированию.

Миграционные молекулы (интегрины и кадгерины): Эти молекулы отвечают за прикрепление клеток к окружающим тканям и их способность мигрировать. Они активируются в раковых клетках, позволяя им покидать первичную опухоль и проникать в другие части организма.

Активация металлопротеиназ: Металлопротеиназы – это ферменты, которые разрушают внеклеточный матрикс и позволяют клеткам проникать через ткани. Это критический этап в процессе метастазирования, и именно они помогают раковым клеткам проникать в кровеносные и лимфатические сосуды.

Эти молекулы и пути имеют аналоги в жизни грибов, где также существуют механизмы, помогающие клеткам разрушать окружающие ткани и распространяться.

4.5. Как это знание может быть использовано для разработки новых методов лечения

Блокирование молекул, участвующих в метастазировании: Если мы можем найти способы блокировать молекулы, такие как интегрины и металлопротеиназы, которые участвуют в миграции и разрушении тканей, это может значительно уменьшить способность раковых клеток к метастазированию.

Терапевтические подходы, основанные на грибных метаболитах: Некоторые вещества, выделяемые грибами, обладают свойствами, которые могут замедлять рост опухолей или стимулировать клеточную смерть в раковых клетках. Изучение этих веществ может помочь в создании новых лекарств.

Использование новых методов диагностики: Понимание того, как рак и грибы распространяются, может также помочь в разработке новых методов ранней диагностики, таких как использование молекул, специфичных для метастазирования, для обнаружения раковых клеток в крови или других биологических жидкостях.

Резюме главы 4: В этой главе мы исследовали процесс метастазирования рака и провели параллели с распространением грибов. Мы выяснили, что механизмы, лежащие в основе метастазирования, схожи с процессами, которые происходят, когда грибные клетки распространяются по новым территориям. Оба процесса включают миграцию клеток, разрушение окружающих тканей и адаптацию к новым условиям. Понимание этих процессов открыло новые перспективы для разработки методов лечения рака, направленных на блокирование молекул и путей, участвующих в метастазировании.

Глава 5. Молекулярные и клеточные особенности рака и грибов: поиск общих принципов для терапии

5.1. Молекулярные особенности раковых клеток: потеря контроля

Одной из основных причин рака является потеря контроля клеткой над своими нормальными функциями, такими как деление, миграция и взаимодействие с окружающими клетками. Раковые клетки начинают бесконтрольно делиться, уклоняясь от нормальных механизмов контроля, таких как апоптоз (запрограммированная клеточная смерть). Они могут сохраняться в организме, даже если их действия угрожают его функционированию.

Это сходно с поведением грибных клеток, которые также могут терять связь с окружающими клетками, проявлять свою автономность и действовать по принципу бесконтрольного роста.

Существует несколько ключевых молекулярных механизмов, которые способствуют раковому процессу, и эти же механизмы можно наблюдать в грибах: