Системата за изхвърляне на боклук на клетките се оформя като “превключвател” за лечение на рак

Сподели

Техниките, които нашите клетки използват за изхвърляне на отпадъчни продукти, ни предлагат някои вълнуващи възможности да се намесим в тяхното поведение, независимо дали запушваме тези системи за изхвърляне на боклук, за да премахнем рака, или да поправим дефектите им, за да се справим с болестта на Алцхаймер. Изследвания от MIT показват как тази активност се засилва по време на клетъчното делене, като новооткритият механизъм потенциално предлага на учените “превключване” за лечение на тези видове заболявания.

Пробивът се съсредоточава върху клетъчните почистващи органели, наречени лизозоми, и се появи, когато изследователите от MIT разработиха нов начин за измерване на сухата маса на клетките. Тази техника се създава години наред и включва сравняване на измерванията на клетката в нормална вода и в тежка вода, дозирана с деутерий, от която след това могат да изчислят сухата й маса. Техниката се таксува като аванс на няколко фронта. Тежката вода е токсична за клетките, така че предишните подходи са позволявали само едно измерване на клетка, докато тази система позволява многократни измервания. Той също така предлага прозрения за плътността и състава на клетката.

„Нашата идея беше, че ако сведем до минимум излагането на клетките на тежката вода, можем да проектираме системата, така че да можем да повтаряме това измерване за продължителни периоди от време, без да нараним клетката“, каза водещият автор на изследването Теему Миетинен. “Това ни позволи за първи път да проследим не само сухата маса на клетката, което правят другите с помощта на микроскопични методи, но също така и плътността на сухата маса, която ни информира за биомолекулния състав на клетката.”

Този нов инструмент е използван като начин за изучаване на вид клетъчно делене, наречен митоза, като учените се стремят да научат какво се случва с клетъчната маса и състава. Експерименти бяха проведени върху ракови клетки, които се делят по-често от обикновените здрави клетки, и учените откриха, че сухата маса всъщност намалява, когато клетките навлизат в митоза, като тази маса се възстановява отново, след като клетъчното делене приключи.

По-нататъшни изследвания разкриха, че докато клетките навлизат в митоза, те повишават активността на лизозомите. Тези клетъчни органели са отговорни за разграждането и изхвърлянето на клетъчните отпадъчни продукти чрез процес, наречен екзоцитоза. Лизозомите правеха това с такъв плам, че клетките губеха около четири процента от масата си по време на деленето.

„Нашата хипотеза е, че клетките може да изхвърлят неща, които се натрупват, токсични компоненти или просто неща, които не функционират правилно, които не искате да имате там“, каза Миетинен. „Това може да позволи на новородените клетки да бъдат родени с по-функционално съдържание.”

Откриването на този механизъм може да има последици за начина, по който лекуваме болестта. Раковите клетки се делят често и е известно, че изхвърлят някои лекарства за химиотерапия чрез екзоцитоза, което им помага да станат резистентни към лечения. Мисленето е, че ако екзоцитозата може да бъде предотвратена, това може да направи раковите клетки по-уязвими към подобни терапии.

От другата страна на монетата, нервните клетки в мозъка изобщо не се делят, което означава, че няма да изпитат тази фаза с повишена лизозомна екзоцитоза. Това на теория оставя вратата отворена за натрупването на токсични амилоидни и тау протеини, които са свързани с появата на болестта на Алцхаймер.

Виждали сме лизозомна активност, замесена в изследванията на Алцхаймер и преди. Едно проучване от 2019 г. демонстрира как тези токсични протеини могат да променят молекулярната си структура, за да представят огледален образ на себе си на лизозомите, което по същество ги прави несмилаеми и неспособни да бъдат изчистени. Друго изследвания изложи идеята, че натрупването на дисфункционални лизозоми в мозъка всъщност ускорява натрупването на протеини и премахването на неуспешните лизозоми може да бъде форма на лечение.

Това ново разбиране за лизозомната активност и нейната роля в клетъчното делене повдига още по-интересни възможности при лечението не само на Алцхаймер, но и на други заболявания. Намирането на начин за манипулиране на този механизъм може ефективно да ни осигури превключвател, за да оформим начина, по който клетките изчистват токсичните продукти.

„Има заболявания, при които може да искаме да регулираме екзоцитозата, например при невродегенеративни заболявания, но има заболявания като рак, при които може би искаме да го намалим“, казва Миетинен. „В бъдеще, ако можем по-добре да разберем молекулярния механизъм зад това и да намерим начин да го задействаме извън митозата или да го предотвратим по време на митоза, наистина бихме могли да имаме нов превключвател, който да използваме при лечение на болестта.

Изследването е публикувано в списанието eLife.

Източник: MIT



Публикациите се превеждат автоматично с google translate


Сподели