Опухолевые клетки могут распространиться по организму и вызвать метастазы – опухоли в отдаленных от первичного очага органах. Метастазы – основная причина смертности от рака.

Что способствует образованию метастазов

Чтобы закрепиться в здоровых органах, опухолевые клетки запускают в них образование специализированных участков – дометастатических ниш (PMN). PMN формируются до прибытия опухолевых клеток и характеризуются проницаемостью сосудов, отложением фибронектина и привлечением клеток костного мозга. Доказано, что PMN способствуют метастазированию таких видов рака как меланома, карцинома поджелудочной и молочной желез.

Опухоль формирует PMN, выделяя пузырьки – внеклеточные везикулы (EV). Клетки высвобождают EV за счет отрастания наружу плазматической мембраны (микровезикулы) или за счет секреции мелких везикул эндоцитарного происхождения (экзосомы). EV действуют как межклеточные мессенджеры, которые несут биоактивные молекулы: нуклеиновые кислоты, белки и липиды. EV изменяют функции клеток, которые их поглощают. Например, поглощение опухолевых EV клетками костного мозга способствует формированию дометастатических ниш. Однако механизмы, регулирующие поглощение опухолевых EV (TEV), остаются плохо определенными.

Опухолевые внеклеточные везикулы подавляют экспрессию рецептора интерферона

Чтобы исследовать механизм поглощения TEV, ученые проверили, как TEV влияет на экспрессию рецепторов клеточной поверхности в модели клеточной линии меланомы человека. Ученые обнаружили, что TEV подавляет IFNAR1 – субъединицу рецептора интерферона I типа (ИФН):

  • EV из плазмы пациентов с меланомой (MPEV) снижали экспрессию IFNAR1 вмоноцитах in vitro.
  • Клетки периферической крови пациентов с меланомой снижали уровни IFNAR1.

Что общего между опухолевыми пузырьками и вирусами

Передача сигналов ИФН I типа является первой линией противовирусной защиты. При вирусной инфекции клетки выделяют ИФН I, запуская экспрессию ИФН-стимулированных генов (ISG), а ISG препятствуют вирусной инфекции.

Чтобы подорвать противовирусную защиту, вирусы могут подавлять IFNAR1. В этом механизмы вирусов и TEV схожи. Подавление IFNAR1 важно для поглощения TEV:

  • Вызванная TEV деградация IFNAR1 нарушает экспрессию ISG.
  • Клетки могут экспрессировать устойчивый к деградации мутант SA IFNAR1. Несмотря на воздействие TEV, он обеспечивает устойчивую передачу сигналов ИФН, снижая дальнейшее поглощение TEV.

Таким образом, как и во время противовирусных ответов, клетки задействуют пути ИФН I после воздействия TEV. TEV ослабляют эту защиту, подавляя IFNAR1 и обеспечивая дальнейшее поглощение TEV. Но постоянная активация ИФН I подавляет поглощение TEV.

Ученые продемонстрировали, что нормальные EV фибробластов (FEV) запускали мощный сигнальный ответ ИФН I типа, который коррелировал с их неспособностью подавлять IFNAR1 и постоянно поглощаться. Эти данные показывают, что клетки используют механизм для предотвращения нежелательного поглощения EV, а TEV несут уникальный груз, который позволяет им подавить этот защитный механизм.

Подавление ответа интерферона необходимо для образование метастазов

Используя меланому мыши B16F10, ученые показали, что инактивация IFNAR1 необходима для образования PMN в легких и метастазирования. По сравнению с мышами дикого типа, у мышей, экспрессирующих SA IFNAR1, не образовывались PMN под воздействием TEV B16F10. Кроме того, у этих мышей реже формировались спонтанные метастазы. Это позволяет предположить, что для образования метастазов необходимо TEV-зависимое подавление ИФН. Эти результаты дополняют исследование австралийских ученых, которые показали, что интерферон обладает антиметастатической активностью и подавляет поглощение TEV, и предложили использовать ИФН для лечения метастазов.

Фермент CH25H препятствует поглощению опухолевых пузырьков

Стимулированные интерфероном гены кодируют множество факторов. Один из них – холестерин-25-гидроксилаза (CH25H) – фермент, вырабатывающий 25-гидроксистерин (25HC). Исследование показало, что экспрессия CH25H блокирует слияние вирусов с клеточными мембранами.

Ученых заинтересовало, может ли этот ISG также блокировать поглощение EV. Так как TEV подавляют передачу сигналов ИФН, TEV подавляли и экспрессию CH25H. Однако обработка клеток 25HC снижала поглощение TEV. Следовательно, как и во время противовирусного ответа, ISG CH25H подавляет захват EV, а TEV способствуют собственному захвату, подавляя ИФН I-зависимый синтез 25HC:

  • CH25H ингибировал образование дометастатических ниш под воздействием TEV in vivo и подавлял метастазирование у мышей с опухолью B16F10.
  • MPEV снижали экспрессию CH25H in vitro. Экспрессия CH25H была самой низкой в ​​лейкоцитах метастатических пациентов с меланомой по сравнению с неметастатическими пациентами с меланомой или лейкоцитами здоровых доноров.

Эти результаты показывают, как TEV препятствуют защите организма, способствуя их поглощению и формированию PMN. Использование путей, препятствующих захвату TEV, может быть стратегией устранения PMN и метастазов.

Резерпин устраняет метастазы

Перед учеными встала задача: найти небольшие молекулы, которые могли бы имитировать действие 25HC. Ученые обнаружили, что антигипертензивный препарат резерпин снижает поглощение TEV и, как следствие, образование PMN in vivo. Мышам с опухолями B16F10 вводили резерпин до и после хирургического удаления опухолей. Резерпин полностью устранял метастазы в легких и улучшал общую выживаемость мышей. Поэтому резерпин, уже одобренный для клинического применения, может также использоваться для лечения метастатической меланомы.

Однако передача сигналов интерферона при опухолях может быть пагубной

Исследование показало, что при раке молочной железы стромальные EV запускают ответ ISG в опухолевых клетках. Экспрессия ISG поддерживала прогрессирование опухоли и метастазирование. Взятые вместе с текущим исследованием, эти результаты подчеркивают, что EV вызывают различные ответы, связанные с передачей сигналов ИФН. Так как TEV могут обходить иммунную защиту организма, результаты воздействия на сигнальный путь ИФН могут быть различными в отношении туморогенеза и метастазирования. Поэтому при лечении рака воздействием на ИФН необходимо учитывать контекст.

Выводы

Резерпин устраняет метастазы in vivo при введении до / после удалении опухолей. Это доказывает эффективность стратегии воздействия на дометастатические ниши. Но поскольку пациенты во время химиотерапии могут страдать от пониженного давления, следует проявлять осторожность при выборе адъювантного лечения резерпином.

Источник

Tumor Extracellular Vesicles Impede Interferon Alert Responses