ПНИПУ: гравитация является одной из причин пластичности раковых клеток

Ученые Пермского Политеха предложили новое объяснение того, как опухолевые клетки меняют свое состояние и приобретают способность к метастазированию. Ключевую роль в этом процессе, как показало исследование, играет не только биохимия, но и фундаментальная физическая сила — гравитация. Разработанная ими математическая модель впервые описывает механизм, с помощью которого сила тяжести влияет на устойчивость раковых клеток и их переход из "спокойного" состояния в агрессивное.

Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе образовательного учреждения.

Одной из главных проблем онкологии остается пластичность опухолевых клеток — их умение быстро менять форму и свойства, становясь подвижными и образуя метастазы. Ранее считалось, что такие переходы целиком определяются активностью генов и белков. Однако попытки подавить эти механизмы лекарствами приводят к побочным эффектам, поскольку аналогичные процессы идут и в здоровых клетках. Это заставило ученых искать более фундаментальные факторы, влияющие на поведение опухоли.

В последние годы внимание исследователей привлекли физические силы, действующие на клетку, включая давление, растяжение и гравитацию. Эксперименты в условиях микрогравитации показали, что раковые клетки меняют форму и свойства, однако до сих пор не существовало общей теории, объясняющей, почему это происходит. Без такого понимания результаты наблюдений нельзя было использовать для терапии.

Ученые ПНИПУ решили эту задачу, создав физико-математическую модель, описывающую поведение цитоскелета — внутреннего каркаса клетки, отвечающего за ее форму, движение и устойчивость. Моделирование показало, что при нормальной гравитации клетка сохраняет стабильное состояние.

При ослаблении силы тяжести она теряет устойчивость и может перейти в одно из двух состояний — условно "твердое" или "жидкое". Причем именно "жидкое" состояние связано с повторной активацией апоптоза — запрограммированной гибели клетки, которая обычно нарушена при раке.

Как поясняют авторы, выбор конкретного состояния определяется дополнительными механическими воздействиями. Сжатие направляет клетку в более жесткое состояние, тогда как растяжение переводит ее в "жидкое", менее агрессивное. Это означает, что, изменяя механические параметры клетки, теоретически можно управлять ее поведением.

По словам доцента ПНИПУ Александра Никитюка, полученные результаты открывают путь к принципиально новому подходу в онкологии. Вместо прямого воздействия на гены можно попытаться изменить физическое состояние клетки, сделав опухоль более уязвимой для лечения. В перспективе эффект микрогравитации можно будет имитировать с помощью препаратов, механического напряжения, электрических полей или ультразвука.

В дальнейшем исследователи планируют экспериментально проверить возможность такого управления и разработать конкретные биомедицинские инструменты. Если эти подходы подтвердятся, они могут стать основой для новых, более щадящих стратегий лечения онкологических заболеваний.