Клетки внутри раковой опухоли развиваются и изменяются так же, как и животные в дикой природе. Понимание того, как это происходит, может помочь ученым остановить рак. Сможем ли мы когда-нибудь выиграть эту войну?
Немного статистики
Последние данные показывают, насколько отдаленной сейчас является перспектива победы. К примеру, в США пожизненный риск развития рака имеют 42% мужчин и 38% женщин. В Великобритании цифры еще хуже: 54% мужчин и 48% женщин болеют раком в какой-то момент своей жизни.
Цифры, подобные этим, показывают, что рак является не только чрезвычайно распространенным, но и все более опасным явлением. Но почему у такого большого количество людей обнаруживают опухоли на разных этапах жизни?
Чтобы получить ответ, мы должны понимать, что рак является неудачным продуктом работы эволюции. Крупные и сложные животные, в том числе и люди, уязвимы для рака именно потому, что строение нашего организма очень сложное.
Но даже несмотря на эти эволюционные процессы, которые сделали рак такой большой проблемой, дело также в нашем мышлении, которое сейчас приводит к передовым методам лечения. Оно может увеличить наши шансы в борьбе против рака.
Почему в организме формируется опухоль?
Чтобы понять, откуда появляется рак, мы должны вернуться к фундаментальному процессу, который происходит в нашем организме, - делению клеток.
Новая жизнь появляется, когда сперматозоид и яйцеклетка встречаются и соединяются. В течение нескольких дней они превращаются в шар, содержащий несколько сотен клеток. К тому времени, когда мы достигаем взрослого возраста (примерно 18 лет спустя), они делятся множество раз. Ученые даже не могут до конца определить, сколько клеток содержат наши тела.
Деление их в нашем организме контролируется. К примеру, когда у малыша формируются руки, некоторые клетки проходят через процесс апоптоза. Это своего рода «самоубийство» клеток, которое необходимо для того, чтобы сформировать пространство между пальцами.
Формирование раковой опухоли - это также процесс деления клеток, но он имеет важное отличие. Раковая клетка нарушает все правила контролируемого деления.
Она становится своего рода другим организмом внутри нашего тела. Поскольку раковая клетка делится быстрее, чем ее соседи, она получает больше питательных веществ, а значит, имеет много шансов выжить и расти.
Здоровое деление клеток характеризуется контролем и ограничением, но в случае с раком этот процесс дикий и бесконтрольный. Взрослые клетки постоянно находятся под строгим контролем. Рак возникает, когда этот контроль теряется.
Когда возникают мутации?
Однако рак не может развиваться бесконтрольно в любом организме. Такое случается, если некоторые из генов, которые должны останавливать случайный рост клеток, начинают мутировать.
Тем не менее наши тела на удивление хорошо борются с этими мутациями. Внутри нашего организма есть биологические системы, призванные уничтожать мутированные клетки, прежде чем они смогут причинить нам вред.
У нас есть несколько «корректирующих» генов, которые убивают любые поврежденные клетки. На это понадобились миллионы лет эволюции. К сожалению, эти гены не всегда работают идеально.
Сложности лечения рака
Угроза исходит от крошечного количества поврежденных клеток, которые не удаляются. Со временем даже одна такая клетка может расти и делиться на тысячи новых, а затем и на десятки тысяч. В некоторых опухолях их количество доходит до миллиардов.
Это приводит к действительно сложной проблеме. После того как клетка начала размножаться и превратилась в опухоль, человек заболеет раком. Чтобы избавиться от него, необходимо уничтожить каждую клетку опухоли. Если хотя бы несколько из них сохранятся, они могут снова размножиться и вырасти в опухоль.
Раковые клетки не похожи друг на друга. Всякий раз, когда такая клетка делится, она имеет возможность приобрести новые мутации, которые повлияют на ее поведение. Другими словами, она развивается.
Генетическое разнообразие раковых клеток
По мере того как клетки внутри опухоли мутируют, они становятся все более генетически разнообразными. Тогда и начинается работа эволюции, которая находит ту клетку, которая имеет больше шансов превратиться в раковую. Генетическое разнообразие - это основа, на которой действует естественный отбор. Это подразумевает эволюцию путем естественного отбора, теория которой была впервые предложена Чарльзом Дарвином в 1859 году.
Отдельные виды усилили генетическую изменчивость с течением времени, то же самое сделали и раковые клетки. Опухоли не развиваются в линейной манере. Это происходит разветвленным эволюционным путем, а это значит, что даже две клетки в опухоли не могут быть одинаковыми.
По сути, клетки опухоли развиваются, чтобы стать более злокачественными. Это значит, что мы имеем дело с ветвями эволюции, которые создают разнообразие и физическую форму и позволяют популяциям клеток выжить после терапии.
Тот факт, что опухоли постоянно меняют свой генетический состав, является одной из причин того, почему их так сложно уничтожить.
Именно по этой причине некоторые ученые применяют эволюционный подход к решению проблемы рака.
Эволюция в действии
Подумайте об эволюции, которая происходит внутри раковой опухоли, как о дереве со множеством ветвей. В его основании - оригинальные мутации, которые первоначально вызвали опухоль. Они же разделили и все раковые клетки в опухоли. В теории терапия, которая предназначена для одной из этих базовых мутаций, должна уничтожить каждую клетку в опухоли. Некоторые методы лечения уже используют этот подход. Проблема в том, что эти методы не работают так, как мы хотим. Даже в целевой терапии с течением времени появляется сопротивление. Это происходит потому, что в «ветвях» опухоли есть одна или несколько клеток, которые имеют мутацию устойчивости. Они и помогают перехитрить терапию.
Другими словами, некоторые из «ветвей дерева» рака развивались таким образом, что стали менее уязвимыми для атак через базовые мутации. Они могут уклоняться от лечения.
Базальные мутации
Среднего размера опухоль может содержать примерно тысячу миллиардов раковых клеток. Некоторые из них развивались таким образом, что стали невосприимчивыми к атакам из-за специфических базальных мутаций.
Но что произойдет, если терапия будет направлена именно на эти базальные мутации? Таким образом развивалось гораздо меньше клеток, что делает их невосприимчивым к любым фазам атаки. Согласно исследованиям ученых, три базовые ориентации мутации смогут уничтожить каждую клетку в опухоли.
Первопричины появления рака
Эволюционные подходы в лечении рака могут иметь большие перспективы, но для начала очень важно определить, что именно вызывает рак. В 2013 году было проведено одно из самых больших генетических исследований. Ученые исследовали 30 наиболее распространенных мутаций рака, изучая их «подписи». Они представляют собой небольшие химические изменения в ДНК раковых заболеваний, включая легкие, кожу и рак яичников.
При раке кожи, к примеру, можно было увидеть доказательства воздействия ультрафиолетового излучения. В случае с раком легких «подпись» указывала на воздействие курения. Ученые увидели и наследственную неспособность к восстановлению ДНК. Но также они обнаружили необычные рисунки формирования рака, когда причина была неясна. Основная задача для исследователей теперь - понять, что именно приводит к этим типам генетических изменений.
Раковые клетки, которые отрываются от опухоли в поисках нового «дома», предпочитают дальнейшее развитие в мягких органах
Разгадана загадка того, какое развитие претерпевают раковые клетки в организме. 7.08.2014 г. Раковые клетки, которые отрываются от опухоли в поисках нового «дома», предпочитают дальнейшее развитие в мягких органах. Некоторые особо «предприимчивые» раковые клетки могут вызвать развитие рака вследствие того, что распространяются на другие органы или уклоняются от лечения, чтобы возродиться после, когда пациент будет находиться в стадии ремиссии. Исследователи обнаружили, что такие «поселения» раковых клеток могут скрываться бессимптомно в жестких клеточных средах, а процветать в мягких тканях организма.
Мягкие ткани идеально подходят для развития раковых клеток
Почему остается несколько раковых клеток, а затем они возвращаются, становясь намного сильнее? По всей видимости, раковые клетки имеют некоторые общие свойства со стволовыми клетками, что позволяет им метастазировать и осуществлять свое развитие в различных тканях. Если Вы возьмете клетку печени и положите ее в легкие, она умрет. Однако будет жить недифференцированная клетка.
Два года назад группа ученых создала способ выбора “поселений” раковых клеток (TRCs) из культуры. Благодаря этому методу отбора, исследователи выделили и исследовали TRCs из меланомы, агрессивного рака кожи. Ученые хотели увидеть, как механическая среда вокруг клеток влияет на их способность размножаться и вызывать новые опухоли.
Исследователи выращивали раковые клетки на гелях различной жесткости – некоторые очень мягкие, а некоторые более твердые, что имитировало различные типы тканей в организме. То, что они обнаружили, удивило их.
Почему метастазирование раковых клеток происходит в мягких тканях?
TRCs, помещенные в очень мягкие гели, росли и распространялись, как и ожидалось. Клетки расположенные в жестких гелях не размножались; однако, они не умерли, они находились в состоянии покоя. Когда исследователи затем перевели эти спящие TRCs с мягкого геля, раковые клетки начали свое развитие – размножаться и распространяться. Ученые считают, что эти свойства покоя и пробуждения в зависимости от окружающей механической среды, могут объяснить, почему мягкие ткани (мозг или легкие) являются наиболее уязвимыми к метастазированию.
В организме человека существует много различных типов органов, в которых твердые опухоли образуются, но метастазы преимущественно образуются в мягких тканях. Мозг, легкие, печень и костный мозг – это все мягкие ткани. Таким образом, это не может быть совпадением.
Ученые надеются решить вопрос о том, что делать с устойчивостью TRCs к препаратам, вследствие чего рецидивы рака гораздо труднее лечить. Если решить эту загадку, то врачи смогут бороться с рецидивами рака. Кроме того, понимание развития TRCS может привести к лечению, которое предотвращало бы метастазирование.
Заболевание клеток организма влияет на время развития рака. Человеческое тело состоит из миллионов специализированных клеток, что образовывают различные органы, мышцы, кости, кожу, кровь. В центре клетки находится ядро, которое содержит гены. Они контролируют функции клеток.
Как полагают ученые, каждый вид рака начинается в одной аномальной клетке. Развитие рака происходит из-за утраты способности генов контролировать нормальное функционирование клеток.
У всех людей есть риск развития злокачественных опухолей. Многие виды рака развиваются без всякой видимой на то причины или же поддаются воздействию многих факторов.
Ведущие клиники за рубежом
Развитие рака: как начинается процесс зарождения и развития опухоли?
Пожилые люди более восприимчивы к развитию рака, чем другие группы, потому что многостадийный процесс может занять 14-15 лет, прежде чем будут видны первые клинические признаки. Рак представляет собой последовательность событий, связанных с воздействием вредных факторов, которые происходят в клетках ДНК. Исследователи предполагают, что существует цепь из пяти или шести аномальных совпадений, прежде чем проявится злокачественное образование.
Некоторые люди генетически восприимчивы к раку, потому что обладают онкологическими высокоактивными ферментами.
Существует три фазы развития рака, участвующие в образовании раковой опухоли:
- Первый этап состоит из мутаций ДНК, которые не подвергаются репарации ферментов или поддаются неправильной репарации.
- Вторым шагом является продвижение, что включает в себя работу по развитию неконтролируемого роста и мутирования клеток. Они просто теряют способность воспроизводиться.
- Третья фаза ‒ метастазы. Это вторжение раковых клеток в соседние здоровые ткани, а также миграция раковых клеток по кровеносной и лимфатической системам.
Причины развития рака
Физическое повреждение тканей может вызвать пролиферацию клеток. Некоторые мутагены повреждают окружающие ткани, что приводит к клеточной пролиферации и, соответственно, к раку.
Эти события происходят в течение длительного периода времени. Мутирование клеток происходит из-за воздействия техногенных загрязнителей окружающей среды и токсинов, которые встречаются в пище, минералах и самом организме как следствие окисления побочных продуктов обмена веществ.
Примеры встречающихся в природе канцерогенов включают:
- афлатоксин ‒ побочный продукт плесени, найденный в арахисовом масле;
- изоцианат ‒ содержится в коричневой горчице;
- эстрагол ‒ входит в биологический состав листьев базилика;
- нитрозамины ‒ вещество, что вырабатывается в процессе приготовления бекона;
- бензпирен ‒ обнаруживается в обугленных продуктах или блюдах, приготовленных на гриле.
Факторы развития рака
На сегодняшнее время точно не установлено, что именно является ключевым фактором, что влияет на возникновение и развитие онкологии . Однако, медицина выделяет следующие факторы:
- Генетическая составляющая:
Образованию опухоли предшествуют мутации клеток. Иногда человек имеет предрасположенность к некоторым изменениям или же рождается с ними. Например, BRCA1 и BRCA 2 ‒ гены рака молочной железы. Женщины, которые имеют эти дефектные гены, характеризуются более высоким риском развития злокачественных опухолей груди.
- Иммунная система:
Люди, которые имеют нетипичные проблемы с иммунитетом, также подпадают под группу риска «рак ‒ развитие болезни ».
- Хронические инфекционные заболевания и пересадка органов:
Хронические инфекции, а также пересаженные органы, постоянно стимулируют атипическое деление клеток, склонных к развитию генетических ошибок.
- Воздействие ультрафиолетового излучения:
Провоцирует образование базально-клеточной карциномы, плоскоклеточного рака и .
- Вирусы:
Также способны вызывать некоторые виды рака. Вирус рака не всегда дает себя обнаружить. Зачастую происходит так, что раковые изменения выявляются на позднем периоде, когда вирус уже успел вызвать генетические изменения в клетках.
Влияют на формирование таких опухолей:
- Онкозаболевания половых органов у женщин, вызваны вирусом папилломы человека.
- Клеточный лейкоз Т и вирус лейкемии клеток человеческого Т взаимосвязаны.
- Лимфома (вирус Эпштейна-Барра). Например, около 40% пациентов с лимфомой Ходжкина и четверть случаев с лимфомой Беркитта были связанны с этим вирусом.
- Первичный рак печени (гепатит B и C).
- Бактериальная инфекция:
Исследования показали, что у людей с Хеликобактер Пилори и постоянными воспалительными процессами слизистой оболочки желудка увеличенный риск развития онкозаболеваний желудочно-кишечного тракта.
Раковые клетки являются аномальными клетками, которые быстро размножаются, сохраняя способность к репликации и росту. Этот неконтролируемый рост приводит к развитию масс ткани или опухолей. Опухоли продолжают расти, а некоторые, известные как злокачественные опухоли, способны распространяться из одного места в другое.
Раковые клетки отличаются от нормальных клеток числом или распространением в организме. Они не испытывают биологического старения, сохраняют свою способность делиться и не реагируют на сигналы саморазрушения. Ниже приведены 10 интересных фактов о раковых клетках, которые могут вас удивить.
1. Существует более 100 видов рака
Существует много разных видов рака, и эти опухолевые образования могут развиваться в . Виды рака обычно называются в честь органов, тканей или клеток, в которых они развиваются. Наиболее распространенным типом онкологии является карцинома или рак кожи.
Карциномы развиваются в эпителиальной ткани, которая покрывает внешнюю поверхность тела и органов, сосудов и полостей. Саркомы образуются в мышцах, костях и мягких соединительных тканях, включая жировые, кровеносные сосуды, лимфатические сосуды, сухожилия и связки. Лейкемия - это рак, возникающий в клетках костного мозга, которые образуют белые клетки. Лимфома развивается в лейкоцитах, называемых лимфоцитами. Этот тип рака влияет на В-клетки и Т-клетки.
2. Некоторые вирусы производят раковые клетки
Развитие раковых клеток может быть следствием ряда факторов, включая воздействие химических веществ, радиации, ультрафиолетового света и ошибок репликации . Кроме того, также способны вызывать онкологические заболевания, изменяя . По оценкам, раковые вирусы приводят к 15-20% всех видов онкологии.
Эти вирусы меняют клетки путем интеграции их генетического материала с ДНК клетки-хозяина. Вирусные гены регулируют развитие клеток, что дает клетке способность к аномальному новому росту. Вирус Эпштейна-Барра связан с лимфомой Беркитта, вирус гепатита В может вызвать рак печени, а вирусы папилломы человека могут вызывать рак шейки матки.
3. Около трети всех случаев рака можно предотвратить
По данным Всемирной организации здравоохранения, около 30% всех случаев рака можно предотвратить. По оценкам, только 5-10% всех видов рака связано с наследственным дефектом гена. Остальные связаны с загрязнением окружающей среды, инфекциями и выбором образа жизни (курение, плохое питание и физическая бездеятельность). Единственным наиболее вероятным фактором риска развития рака во всем мире является курение и употребление табака. Около 70% случаев рака легких относятся к курению.
4. Раковые клетки жаждут сахара
Раковые клетки используют гораздо больше глюкозы для роста, чем обычные клетки. Глюкоза - это простой сахар, необходимый для производства энергии через . Раковые клетки используют сахар с высокой скоростью, чтобы продолжать делиться. Эти клетки не получают свою энергию исключительно через гликолиз, процесс «расщепления сахаров» для получения энергии.
Опухолевых клеток обеспечивают энергию, необходимую для развития аномального роста, связанного с раковыми клетками. Митохондрии обеспечивают усиленный источник энергии, который также делает опухолевые клетки более устойчивыми к химиотерапии.
5. Раковые клетки спрятаны в теле
Раковые клетки могут избежать иммунной системы организма, скрываясь среди здоровых клеток. Например, некоторые опухоли выделяют белок, который также секретируется лимфатическими узлами. Белок позволяет опухоли трансформировать свой внешний слой в то, что напоминает лимфатическую ткань.
Эти опухоли проявляют себя как здоровая, а не раковая ткань. В результате иммунные клетки не обнаруживают опухоль как вредное образование, и позволяют ей неконтролируемо расти и распространяться в организме. Другие раковые клетки избегают химиотерапевтических препаратов, скрываясь в отделениях организма. Некоторые клетки лейкемии избегают лечения, прячась в кости.
6. Раковые клетки изменяют форму
Раковые клетки претерпевают изменения во избежание защиты иммунной системы, а также для защиты от радиации и химиотерапии. Раковые эпителиальные клетки, например, могут походить на здоровые клетки с определенными формами, напоминающими свободную соединительную ткань.
Способность изменять форму объясняется инактивацией молекулярных переключателей, называемых микроРНК. Эти небольшие регуляторные молекулы РНК обладают способностью регулировать экспрессию генов. Когда некоторые микроРНК становятся инактивированными, опухолевые клетки приобретают способность изменять форму.
7. Раковые клетки делятся бесконтрольно
Раковые клетки могут иметь мутации генов или хромосом, которые влияют на репродуктивные свойства клеток. Нормальная клетка, делящаяся через , продуцирует две . Опухолевые клетки, однако, способны делиться на три или более дочерних клеток. Недавно развитые раковые клетки могут быть, как с дополнительными хромосомами, так и вообще без них. Большинство злокачественных опухолей имеют клетки, которые потеряли хромосомы при делении.
8. Раковые клетки нуждаются в сосудах крови для выживания
Одним из контрольных признаков рака является быстрое образование новых кровеносных сосудов, известное как ангиогенез. Опухолям нужны питательные вещества для роста, обеспечиваемые кровеносными сосудами. Эндотелий сосудов крови ответственен как за нормальный ангиогенез, так и за ангиогенез опухоли. Раковые клетки посылают сигналы соседним здоровым клеткам, влияя на них, чтобы образовать кровеносные сосудов, которые будут снабжать опухоль. Исследования показали, что при предотвращении образования новых кровеносных сосудов опухоли перестают расти.
9. Раковые клетки могут распространяться из одной области в другую
Раковые клетки могут метастазировать или распространяться из одного места в другое через кровоток или лимфатическую систему. Они активируют рецепторы в кровеносных сосудах, позволяющие им выйти из кровообращения и распространиться на ткани и органы. Раковые клетки выделяют химические вещества, называемые хемокинами, которые индуцируют иммунный ответ и позволяют им проходить через кровеносные сосуды в окружающие ткани.
10. Раковые клетки избегают запрограммированной гибели клеток
Когда нормальные клетки испытывают повреждение ДНК, высвобождаются белки супрессоров опухолей, вызывающие клеточную реакцию, называемую . Из-за мутации гена опухолевые клетки теряют способность обнаруживать повреждение ДНК и, следовательно, способность к самоуничтожению.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .