Пермские учёные научились определять агрессивность раковых опухолей

Главная опасность рака – это метастазирование: процесс, при котором клетки отрываются от опухоли и образуют новые очаги в других органах. В 90% случаев именно это является причиной смертей.

Предсказать этот процесс сложно. Современные методы диагностики часто обнаруживают болезнь на поздних стадиях, а традиционный анализ ткани не может точно оценить агрессивность и готовность клеток к распространению.

На способность опухоли к образованию метастазов влияют три фактора, которые ранее изучали разрозненно. Это деформация клетки, перестройка её цитоскелета и энергозатраты. Учёные Пермского Политеха преодолели эту разобщённость. Они впервые объединили все параметры в единую математическую модель. Теперь у врачей появилась возможность оценивать агрессивность поражённой ткани и её потенциал к метастазированию. Об этом IT-Russia рассказали в пресс-службе вуза.

Протискиваются сквозь здоровую «упругость»

Чтобы проникнуть в другие органы, раковым клеткам приходится протискиваться сквозь узкие межклеточные пространства и стенки сосудов. Этот путь связан с огромной механической нагрузкой, которая возникает при сопротивлении окружающих тканей и кровотока. Давление в организме испытывают все клетки, но реагируют по-разному.

Здоровая клетка – упругая. Её сжали, отпустили, и она тут же вернула свою форму обратно. Раковая клетка более мягкая. Её цель не сохранить форму, а подстроиться под внешнюю нагрузку. Её цитоскелет (каркас) не просто сжимается, а разрывает старые связи и создаёт новые. Этот хаос внутри требует огромных энергозатрат, но именно он и даёт клетке возможность к миграции. Ценой большого расхода энергии раковая клетка размягчается, и чем эффективнее и стабильнее она это делает, тем выше её шанс оторваться от опухоли и дать метастаз.

Как предсказать способность опухоли к метастазированию? Традиционный гистологический анализ (изучение тонкого среза ткани под оптическим прибором) может сказать о типе опухоли, стадии, но он не видит её «характер» – агрессивная ли она, склонна ли к рецидиву. Учёные нашли способ определять «темперамент» раковых клеток. Они создали математическую модель, которая впервые объединила все параметры в единый коэффициент и позволила получить перспективную совокупную меру агрессивности клетки.

Шокирующее открытие

Разработка позволяет анализировать, как клетка деформируется под нагрузкой, и рассчитывать, сколько энергии она при этом безвозвратно теряет. Учёные проверили модель на экспериментальных данных по раковым клеткам кожи и сделали открытие, которое их шокировало.

Таким образом, исследователи определили «энергетический почерк» метастатических клеток. Их система работает как точный механизм, который гарантированно и предсказуемо расходует максимум энергии на деформацию. Именно эта стабильная и чрезмерная трата ресурсов и есть их скрытая метка агрессивности. Благодаря этому открытию учёные ввели новый измеримый показатель – «частота диссипативных процессов». По сути, это балловая оценка перестройки цитоскелета. Высокое и устойчивое значение этого параметра говорит о метастатическом потенциале.

Ненужное лечение

В будущем на основе этой модели можно будет создать диагностический тест. Врачи смогут взять образец опухоли и определить «энергозатратный почерк» клеток. Если он будет стабильно высоким, значит опухоль запрограммирована на метастазы. Это позволит медикам быстрее начинать лечение.

Отметим, что модель так же точно сможет выявить и опухоли с низким метастатическим потенциалом, у которых опасного «почерка» нет. А это избавит пациентов от токсичной терапии там, где в ней нет необходимости.

Таким образом, это открытие ведёт к персонализированной медицине. А именно – к своевременному подавлению самой опасной угрозы и защите пациентов от ненужного лечения.

Ранее мы писали, что российские учёные создают цифрового «советчика» для онкологов, который сможет предсказать, поможет ли новейшая CAR-T-терапия конкретному пациенту с раком лёгких, груди или мозга.