O tym, że nowotwory często nawracają nawet po intensywnym leczeniu, wiadomo od dawna. Naukowcy z ośrodka badawczego Princess Margaret Cancer Centre w Kanadzie postanowili sprawdzić, jak to możliwe, że komórki rakowe powracają po długim uśpieniu lub pozornie znikają na lata.

Opublikowane w czasopiśmie Cell przedkliniczne badania nad ludzkimi komórkami raka jelita grubego ujawniły, że komórki nowotworowe są w stanie spowolnić swoje procesy do stanu zwanego DTP, czyli z ang. drug-tolerant persister, co można tłumaczyć jako stan “odporności na leki”. Takie zachowanie komórek rakowych mogłoby wyjaśniać niektóre niepowodzenia terapii i nawroty guza.

 – Guz zachowuje się jak organizm zdolny do przejścia w stan powolnego podziału, oszczędzając energię, co pomaga mu przetrwać – mówi badaczka Catherine O'Brien z Princess Margaret Cancer Centre.  

– Istnieją przykłady zwierząt wchodzących w podobny odwracalny stan, aby wytrzymać trudne warunki. Wygląda na to, że komórki rakowe sprytnie przejęły ten sam mechanizm, aby zapewnić sobie gwarancję przeżycia – dodaje O’Brien.  

Celowy mechanizm

Zbierając ludzkie komórki raka jelita grubego na płytce laboratoryjnej i wystawiając je na działanie chemioterapii, naukowcy zaobserwowali, że komórki raka wchodzą w stan hibernacji w skoordynowany sposób, gdy doświadczają obecności leków. Badane komórki przestały się rozszerzać, co oznacza, że potrzebowały bardzo mało składników odżywczych do życia.

Obserwacje te „pasują również do modelu matematycznego, w którym wszystkie komórki rakowe, a nie niewielka subpopulacja, mają równie silną zdolność do stania się DTP”, co sugeruje, że te strategie przetrwania można było zaobserwować we wszystkich komórkach rakowych.

Badacze użyli również heteroprzeszczepów komórek raka jelita grubego w badaniach na myszach. Gdy u myszy rozwinęły się guzy o określonej wielkości, naukowcy leczyli je z pomocą standardowej chemioterapii. Naukowcy zaobserwowali znikomy wzrost guza u myszy poddawanych leczeniu w okresie ośmiu tygodni. Po zaprzestaniu leczenia, ponownie zaczął się wzrost guza.  

Komórki rakowe pobrane z guzów po okresie odrastania przeszczepiono następnie różnym myszom i ponownie poddano leczeniu. Odrodzone komórki pozostały wrażliwe na leczenie, a ich wzrost zatrzymał się i rozpoczął w ten sam sposób, co jest zgodne z wejściem komórek rakowych w stan DTP.

Powstrzymać hibernację

Stan DTP bardzo przypomina stan podobny do hibernacji zwany diapauzą embrionalną, do której zarodki myszy wracają jako rodzaj awaryjnego trybu przetrwania. Diapauza embrionalna umożliwia wielu zwierzętom, w tym myszom, skuteczne wstrzymanie rozwoju embrionalnego do czasu sprzyjających warunków środowiskowych. W badaniu stwierdzono, że komórki rakowe posiadają podobny mechanizm. Inną cechą wspólną dla stanu DTP i diapauzy embrionalnej jest zależność procesu od mechanizmu zwanego autofagią, w którym komórki “zjadają się”, aby uzyskać pożywienie, którego potrzebują. Autofagia zachodzi w organizmie w sposób naturalny jako sposób usuwania odpadów, ale w tym przypadku rak wykorzystuje ją, aby pozostać przy życiu.

 – Dotąd nie wiedzieliśmy, że komórki rakowe są jak hibernujące niedźwiedzie. To badanie mówi nam również, jak celować w niedźwiedzie, aby nie zapadały w hibernację, nie budziły się i nieoczekiwanie nie wracały – mówi onkolog Aaron Schimmer.  

– Myślę, że okaże się to ważną przyczyną oporności nowotworów na leki i wyjaśni coś, czego wcześniej nie mogliśmy zrozumieć - dodaje Schimmer.  

Naukowcy byli w stanie przełamać DTP, celując w proces autofagii i hamując go. W ten sposób, z pomocą chemioterapii, udało im się na dobre zniszczyć komórki rakowe. Takie postępowanie może w przyszłości być jednym ze sposobów walki z guzami nowotworowymi, które okażą się odporne na konwencjonalne metody leczenia.

Naukowcy wiedzą już o kilku innych sposobach, w jakie nowotwory mogą ukrywać się w organizmie, więc nowe badanie stanowi uzupełnienie coraz większej liczby przykładów na to, jak zwalczać komórki rakowe, które są najbardziej odporne na obecne leki i metody leczenia.

 – To daje nam wyjątkową możliwość terapeutyczną. Musimy zaatakować komórki rakowe, gdy są w tym powolnym, podatnym na zmiany stanie, zanim uzyskają mutacje genetyczne, które powodują oporność na leki. To nowy sposób myślenia o oporności na chemioterapię i sposobach jej przezwyciężenia - mówi O’Brien.