PNAS: Ученые применили нанотехнологии для понимания поведения опухолей

Исследование, проведенное докторантом Пабло С. Валера и недавно опубликованное в журнале PNAS, демонстрирует потенциал спектроскопии комбинационного рассеяния с поверхностным усилением, SERS, для изучения метаболитов, выделяемых раковыми клетками при исследовании рака.

Работа, проведенная под руководством профессоров-исследователей из Икербаска Луиса Лиз-Марсана (из CIC biomaGUNE) и Аркаица Карраседо (из CIC bioGUNE), в которой, кстати, приняли участие и другие исследователи из обоих центров, также входящих в Сетевой центр биомедицинских исследований (CIBER), предоставляет ценную информацию для проведения более конкретных экспериментов по выявлению функций таких метаболитов, выделяемых в микросреде опухоли или окружающей среде, что может привести к разработке новых терапевтических стратегий.

Микроокружение опухоли представляет собой сложную экосистему, образованную взаимодействием между опухолевыми и здоровыми клетками. Это динамичный псевдоорган, определяющий развитие и прогрессирование рака. Хотя внимание традиционно сосредоточено на межклеточной коммуникации, опосредованной белковыми мессенджерами, в последнее время внимание переключилось на метаболиты (или небольшие соединения), секретируемые опухолями во внеклеточное пространство.

Традиционные методы отслеживания этих метаболитов в сложном клеточном контексте ограничены, но спектроскопия комбинационного рассеяния с поверхностным усилением (SERS) стала многообещающей альтернативой благодаря своей простоте.

В данном исследовании стратегия, основанная на SERS, предлагает изучить метаболиты, выделяемые опухолевыми клетками, лишенными метилтиоаденозинфосфорилазы (распространенное генетическое событие, связанное с плохим прогнозом при различных видах рака, таких как рак молочной железы и глиобластома), — пояснил Валера.

SERS — это спектроскопическая техника, в которой используются золотые наночастицы для обнаружения молекул в биологической жидкости. Это довольно быстрый метод, не требующий предварительной обработки образцов.

Клеточная коммуникация, обеспечиваемая метаболитами, выделяемыми опухолевыми клетками

Используя SERS, исследователи обнаружили, что эти клетки выделяют пуриновые метаболиты, которые могут метаболизироваться здоровыми клетками, вызывая молекулярные изменения, соответствующие агрессивности рака; это объясняет перепрограммирование, которое ранее не наблюдалось, опухолевой среды в раковых опухолях с подавлением метилтиоаденозинфосфорилазы.

Мы смогли обнаружить этот метаболит не только в опухолевых клетках, но и в остальных здоровых клетках, которые находятся в контакте с опухолевыми клетками. Таким образом, мы обнаружили, что существует связь между опухолевыми и здоровыми клетками посредством этого метаболита, и что он также приводит к изменению поведения здоровых клеток, так что в определенной степени они помогают опухоли развиваться, — говорит Валера.

Стоит отметить, что разгадка сложности таких взаимодействий у раковых больных может, в свою очередь, проложить путь к новым терапевтическим подходам.

Успешное применение SERS в данном исследовании показывает, что эта технология может ускорить процесс быстрого захвата метаболических взаимодействий в сложных средах. На самом деле, простое и быстрое получение сигналов в SERS, а также его высокая чувствительность отвечают требованиям, предъявляемым к инструментам первой линии, которые впоследствии могут стать основой для более специфических анализов. Полная картина метаболического состояния микроокружения опухоли может быть получена путем мониторинга с помощью дополнительных методов.

Важно также подчеркнуть, что была продемонстрирована эффективная синергия между SERS и другими аналитическими методами.

18.12.2023