Опухоли молочной железы, простаты и легких чаще остальных поражают позвоночник

Позвоночные кости, формирующие позвоночник, происходят от особого типа стволовых клеток, которые выделяют белок, способствующий метастазированию опухолей, говорится в исследовании, проведенном под руководством ученых из Weill Cornell Medicine.

Это открытие открывает новое направление в изучении заболеваний позвоночника, помогает объяснить, почему солидные опухоли так часто распространяются на позвоночник, и может привести к созданию новых методов ортопедического и онкологического лечения.

В исследовании, опубликованном 13 сентября в журнале Nature, ученые обнаружили, что позвоночная кость образуется из стволовых клеток, которые отличаются от других стволовых клеток, образующих костную ткань. Используя костеподобные «органоиды», созданные из стволовых клеток позвонков, ученые показали, что известная тенденция опухолей распространяться на позвоночник — в большей степени, чем на длинные кости, такие как кости ног, — во многом обусловлена белком MFGE8, секретируемым этими стволовыми клетками.

Мы подозреваем, что многие заболевания костей, преимущественно поражающие позвоночник, связаны с особыми свойствами стволовых клеток позвоночной кости, — сказал старший автор исследования д-р Мэтью Гринблатт, доцент кафедры патологии и лабораторной медицины, сотрудник онкологического центра Сандры и Эдварда Мейер при медицинском центре Weill Cornell и патологоанатом медицинского центра NewYork-Presbyterian/Weill Cornell.

В последние годы д-р Гринблатт и другие ученые обнаружили, что различные типы костей образуются из различных типов костных стволовых клеток. Поскольку позвонки, по сравнению с другими костями, такими как кости рук и ног, развиваются в раннем возрасте по иному пути, а также, по-видимому, имели особую эволюционную траекторию, д-р Гринблатт и его сотрудники предположили, что, вероятно, существует отдельная стволовая клетка позвонка.

Исследователи начали с выделения из различных костей лабораторных мышей так называемых скелетных стволовых клеток, которые дают начало всем костям и хрящам, на основе известных поверхностных белковых маркеров таких клеток. Затем они проанализировали активность генов в этих клетках, чтобы выяснить, можно ли найти отличительную закономерность для клеток, связанных с позвоночной костью.

Эта работа позволила получить два ключевых результата. Первый — это новое, более точное определение стволовых клеток скелета в целом на основе поверхностных маркеров. Это новое определение позволило исключить набор клеток, не являющихся стволовыми, которые были включены в старое определение стволовых клеток, что скрадывало некоторые предыдущие исследования в этой области.

Второй вывод состоял в том, что скелетные стволовые клетки из разных костей действительно систематически различаются по своей генной активности. В результате проведенного анализа был выделен отдельный набор маркеров для стволовых клеток позвоночника, и в дальнейших экспериментах на мышах и в лабораторных культурах клеток была подтверждена функциональная роль этих клеток в формировании костей позвоночника.

Далее исследователи изучили феномен относительной привлекательности позвоночника для метастазов опухолей — в том числе метастазов опухолей молочной железы, простаты и легких — по сравнению с другими типами костей. Согласно традиционной теории 1940-х годов, этот «спинальный тропизм» связан с особенностями кровотока, при котором метастазы преимущественно попадают в позвоночник, а не в длинные кости. Но когда исследователи воспроизвели феномен спинального тропизма на животных моделях, они обнаружили доказательства того, что кровоток не является объяснением — более того, они нашли подсказку, указывающую на стволовые клетки позвонков как на возможных виновников.

Мы заметили, что место первоначального высева метастатических опухолевых клеток находится преимущественно в области костного мозга, где располагаются стволовые клетки позвонков и их потомки, — говорит первый автор исследования доктор Цзюнь Сунь, постдокторский исследователь из лаборатории Гринблатта.

Впоследствии специалисты обнаружили, что удаление стволовых клеток позвонков устраняет разницу в скорости метастазирования между костями позвоночника и длинными костями. В итоге было установлено, что MFGE8, белок, секретируемый в большем количестве стволовыми клетками позвонков по сравнению со стволовыми клетками длинных костей, вносит основной вклад в тропизм позвоночника. Чтобы подтвердить значимость полученных результатов для человека, группа исследователей совместно с сотрудниками Hospital for Special Surgery выделила человеческие аналоги мышиных позвоночных стволовых клеток и охарактеризовала их свойства.

В настоящее время исследователи изучают методы блокирования MFGE8 с целью снижения риска метастазирования в позвоночник у онкологических больных. В более общем плане, говорит д-р Гринблатт, они изучают, как отличительные свойства стволовых клеток позвонков способствуют развитию заболеваний позвоночника.

В ортопедии существует субдисциплина, называемая спинальной ортопедией, и мы считаем, что большинство заболеваний, относящихся к этой клинической категории, связано с этой стволовой клеткой, которую мы только что идентифицировали, — заключает д-р Гринблатт.

13.09.2023