Kai audiniai yra stipriai pažeidžiami, išlikusios ląstelės gali sureaguoti į žalą sukoncentruotu biologinio atsinaujinimo pliūpsniu, vadinamu kompensacine proliferacija. Praėjus beveik 50 metų nuo tada, kai ši išgyvenimo strategija pirmą kartą buvo nustatyta vaisinių muselių lervose, mokslininkai pagaliau išsiaiškino molekulinį mechanizmą, slypintį už šio reiškinio.
Geriau supratus, kaip veikia šis procesas ir kaip jį galima būtų valdyti, būtų įmanoma sukurti naujus būdus užkirsti kelią vėžio atsinaujinimui. Tokias galimybes nagrinėjo Izraelio Veicmano mokslo instituto mokslininkų komanda.
Esminį vaidmenį šiame atradime atlieka kaspazės – fermentai, susiję su užprogramuota ląstelių mirtimi, kai organizmas naikina tam tikras ląsteles, kad išliktų sveikas arba formuotų audinius. Pastaraisiais metais atlikti tyrimai parodė, kad kaspazės ne visuomet yra „žudikės“ – jos dalyvauja ir įvairiuose kituose būtinose procesuose. Dėl šios priežasties jos tapo atidesnio šio tyrimo objektu.
Tyrėjų komanda nusprendė grįžti prie ištakų ir vėl ištyrė kompensacinę proliferaciją, panaudodama tą patį eksperimentinį modelį, kuriuo ji ir buvo atrasta: vaisinių muselių (Drosophila melanogaster) lervas apšvitino didele radiacijos doze. Šįkart mokslininkai ypač detaliai stebėjo regeneracijos etapą.
„Mūsų tikslas buvo nustatyti ląsteles, kurios tarsi paspaudžia savinaikos mygtuką, bet vis tiek išgyvena“, – aiškina pirmoji autorė, molekulinė genetikė Tslil Braun iš Veicmano instituto.
„Tam mes pasitelkėme uždelstą jutiklį, kuris leido aptikti tas ląsteles, kuriose buvo suaktyvinta pradinė kaspazė, tačiau jos vis tiek išgyveno apšvitinimą.“
Mokslininkai nustatė, kad po radiacinės žalos audiniai atsikuria dėl dviejų skirtingų tipų išlikusių ląstelių bendradarbiavimo.
Pirmojo tipo ląstelės iš pradžių yra tarsi pasmerktos žūti – jos suaktyvina vaisinėms muselėms būdingą kaspazę, vadinamą Dronc. Vis dėlto šios ląstelės galiausiai atsilaiko prieš žūtį ir pradeda sparčiai daugintis, taip padėdamos atkurti pažeistus audinius. Šios ląstelės buvo pavadintos Dronc aktyvuojančiomis ląstelėmis (DARE, nuo angl. Dronc-activating).
Tolimesnė analizė parodė, kad DARE ląstelės neveikia vienos. „Mes nustatėme ir kitą žūčiai atsparių ląstelių populiaciją, tačiau, kitaip nei DARE ląstelėse, jų atveju nebuvo užfiksuota pradinės kaspazės aktyvacijos. Jas pavadinome NARE ląstelėmis“, – pasakoja Braun.
Nors NARE ląstelės nebuvo pažymėtos kaip pasmerktos žūčiai, DARE ląstelės jas „pritraukia“ atlikti audinių remonto darbus. Be to, NARE ląstelės padeda reguliuoti visą procesą, kad regeneracija nebūtų pernelyg intensyvi ir neperžengtų naudingų ribų.
Ypač svarbu tai, kad DARE ląstelės, išgyvenusios pirmąją žalą, ir jų padedamas atsinaujinęs audinys tampa gerokai atsparesni žūčiai. Po antrojo radiacijos pliūpsnio šias ląsteles nužudyti pasirodė besą gerokai sunkiau – panašus reiškinys jau anksčiau buvo pastebėtas ir vėžiniuose augliuose.
„DARE ląstelių palikuonys pasirodė esantys išskirtinai atsparūs – net septynis kartus atsparesni ląstelių žūčiai nei pirminiame audinyje buvusios ląstelės“, – aiškina molekulinis genetikas Eli Arama iš Veicmano instituto.
„Tai gali padėti paaiškinti, kodėl atsinaujinantys navikai po radioterapijos tampa atsparesni gydymui.“
Mokslininkai taip pat nustatė molekulinį „variklį“ – motorinį baltymą Myo1D, kuris, panašu, padeda DARE ląstelėms išlikti gyvoms. Vėlgi išryškėja sąsaja su vėžio biologija: manoma, kad ir vėžinės ląstelės gali išnaudoti Myo1D savo išgyvenimui.
Nors šiuos rezultatus dar reikia patvirtinti tiriant žmogaus audinius, dabar, kai detalus kompensacinės proliferacijos veikimo mechanizmas yra daug geriau suprastas, gerokai padidėja tikimybė, kad mokslininkams pavyks rasti būdų šį procesą sustiprinti ar paskatinti (siekiant pagreitinti audinių gijimą) arba priešingai – jį blokuoti (siekiant sustabdyti vėžio atsinaujinimą).
„Tikimės, kad, kaip dažnai nutinka naudojant vaisinių muselių modelius, čia sukauptos žinios bus pritaikomos suprasti, kokie mechanizmai reguliuoja augimą ir lemia atsparumą ląstelių žūčiai žmogaus audiniuose“, – sako Arama.
„Mūsų rezultatai taip pat nurodo į galimas naujas kryptis, kaip galėtume paspartinti naudingą sveikų audinių regeneraciją po sužeidimų.“
