Nakaženi mikrováčky

PETR HENEBERG  |  Věda

V květnovém čísle prestižního časopisu Nature Cell Biology se objevila studie skupiny kanadských vědců dokládající přenos nádory způsobujících molekul mezi jednotlivými tělními buňkami. Konkrétně se jednalo o velmi agresivní nádor mozku, ale vypadá to, že by mohlo jít o dosud netušený obecný mechanismus šíření rakoviny, kdy jedna rakovinná buňka je schopna pomocí mikrováčků nakazit hned několik buněk sousedních a rozvoj nádoru je tím značně urychlen. Podívejme se na to, co se za tímto vpravdě převratným objevem skrývá.

Tvoříme mikrováčky

Po své aktivaci naprostá většina buněk vyšších organismů reorganizuje komponenty svého povrchu, často se vytvářejí různé výběžky, panožky či vlny. Tomuto procesu se říká odborně ruffling, jeho průběh bývá často velmi dramatický, povrch aktivované buňky připomíná rozbouřené moře. Jeden z předních českých biologů s oblibou pro tento děj používá termín „brutální ruffling“ – onen přídomek velmi dobře vykresluje intenzitu popisovaného děje.

Velké množství buněk zároveň po své aktivaci do okolí uvolňuje části svých plazmatických membrán obepínajících každou životaschopnou buňku.

Tyto části plazmatických membrán bývají uvolňovány nejčastěji ve formě kapkovitých fragmentů zvaných mikrováčky. Přítomnost mikrováčků byla již před časem zjištěna v řadě tělních tekutin včetně lidské krve.

Překvapivě však skladba molekul molekuly jsou v nich četnější, jiné méně. Poté, co je mikrováček jednou buňkou uvolněn, může být přijat jinou v sousedství, ale může oběhovým systémem doputovat i poměrně daleko, do jiných částí těla. Jedna ze současných teorií praví, že mikrováčky by dokonce mohly být jakousi pradávnou formou mezibuněčné komunikace – z dob, kdy ještě buňky neuměly syntetizovat rozpustné molekuly zajišťující dnes naprostou většinu běžné mezibuněčné komunikace.

K čemu mikrováčky?

Ještě před několika lety bývalo tématem výzkumu, zda jsou mikrováčky jednoduše odpadním produktem buněk, likvidovaným později například tělními makrofágy, anebo hrají svou roli při zánětlivých reakcích či jiných biologických procesech. Dnes již víme, že mikrováčky jsou schopny vyvolávat některé druhy imunitní odpovědi organismu. Mikrováčky produkované buňkami výstelky našich cév, bílými krvinkami či krevními destičkami jsou schopny indukovat vznik nebo zhoršit průběh trombózy, tj. tvorbu krevních sraženin v tepnách nebo žilách mající za následek nedokrevnost či naopak zhoršení odtoku krve z postižených míst. Mikrováčky produkované buňkami tvořícími chrupavku (chondrocyty) jsou pro změnu známy pro svou podporu tvorby kostní tkáně. Mezi další známé funkce mikrováčků patří obrana proti nežádoucím mikroorganismům. Některé druhy bílých krvinek vypouštějí mikrováčky obsahující enzymy schopné zabíjet mikroorganismy. A funguje to, mikroorganismy po vniknutí do těla při kontaktu s těmito váčky rychle hynou. Bohužel, pokud jsou stejné váčky pozřeny makrofágy (buňkami uklízejícími z organismu převážně všemožné pozůstatky odumřelých buněk), snižují intenzitu zánětlivé reakce v daném místě. Všechno zlé je ale pro něco dobré – náš organismus je tímto způsobem patrně chráněn před příliš intenzivní zánětlivou reakcí v místě infekce.

Mikrováčky jsou poměrně často produkovány nádorovými buňkami. Například mikrováčky produkované buňkami nádorů prostaty bývají často nacházeny v ejakulátu.

Mikrováčky a rakovina

Mikrováčky produkované nádorovými buňkami jsou již delší dobu v podezření z podpory dalšího růstu nádoru, z podpory metastazující aktivity jednotlivých nádorů a v neposlední řadě z oslabování imunitní protinádorové reakce, která by ve slušně vychovaném jedinci každou zvrhlou, potenciálně rakovinotvornou buňku měla zlikvidovat. Dokonce se uvažuje o tom, že stanovení početnosti mikrováčků a některých s nimi asociovaných molekul by se mělo stát součástí rutinní onkologické diagnostiky.

Zde se obloukem vracíme k objevu popsanému v úvodu článku. Bylo totiž zjištěno, že dochází k častému přenosu některých membránových molekul mezi nádorovými buňkami a tělními buňkami v jejich těsném sousedství.

Za přenos byly překvapivě shledány zodpovědnými právě mikrováčky. Jak k objevu došlo? Jistý typ mozkového nádoru se dostal do hledáčku vědců proto, že genová mutace molekuly odpovědné primárně za rozvoj nádoru se objevovala pravidelně jen ve velmi malém množství buněk celého nádoru. Nicméně onen onkogen se zdál být zodpovědný za růst všech buněk v daném nádoru, i když předmětnou mutaci nenesly. Jak tento paradox vysvětlit?

Právě mikrováčky znamenají odpověď. Buňky nesoucí mutaci zodpovědnou za rozvoj nádoru tvoří kvanta mikrováčků. Tyto mikrováčky sice vesměs nenesou žádnou genetickou informaci, ale nesou již nasyntetizovanou mutantní molekulu podporující nádorové bujení. Když vědci tyto mikrováčky izolovali a přidali k normálním, nijak nepozměněným buňkám, mikrováčky s nimi rychle splynuly a zmíněné původně normální buňky náhle na svém povrchu nesly mutantní molekulu dodanou právě prostřednictvím mikrováčků. Jedna mutantní nádorová buňka tak může ovlivnit dlouhou řádku svých geneticky zcela normálních sousedek a způsobit naprosto radikální změnu jejich vlastností.

Je všechno jinak?

Tato zcela neočekávaná metoda způsobu šíření nádorového bujení je naprosto odlišná od původních představ. Mikrováčky se naopak mohou velmi dobře doplňovat s mezibuněčnou signalizací prostřednictvím různých rozpustných molekul. Jak mikrováčky, tak tyto rozpustné molekuly totiž ke svému šíření využívají přítomných tělních tekutin. Zmiňovaná studie se sice zaměřila pouze na specifi cké nádory mozku, avšak je vysoce pravděpodobné, že mikrováčky se budou uplatňovat při šíření i některých dalších druhů nádorového bujení. Již dnes známe látky zastavující vznik mikrováčků. Zdá se tedy, že se na obzoru rýsuje zcela nový typ protinádorové léčby.


JAK VZNIKÁ NÁDOR

Tato zdánlivě jednoduchá otázka trápí vědce i lékaře již celá desetiletí. Dnes asi nejpopulárnější je teorie tvrdící, že pro vznik nádoru postačuje jedna jediná zmutovaná buňka, která se začne nekontrolovatelně dělit.

Oproti normálním buňkám, které se při každém buněčném cyklu rozdělí ve dvě rovnocenné dceřiné buňky, se buňky iniciující vznik nádoru dělí asymetricky. Říká se jim nádorové kmenové buňky a při každém typickém dělení takovéto buňky vzniká jedna buňka s původními vlastnostmi umožňujícími neomezené dělení a druhá buňka, která se již není schopna dělit neomezeně, je nicméně zase do jisté míry schopna přizpůsobit své vlastnosti tkáni, ve které vznikla.

Výše uvedená teorie byla poprvé potvrzena roku 1997 na Torontské univerzitě a od té doby jsou nádorové kmenové buňky středobodem zájmu světových onkologických kapacit.

Jejich existence totiž vysvětluje již dlouho známý fakt, že pokud vyjmeme nádorové buňky z jednoho jedince a implantujeme je druhému, ke vzniku národu dojde jen při použití velkého množství těchto buněk. Ne každá buňka nádoru je tedy schopna další vznik a růst nádoru iniciovat.

TROCHA TVRDÉ VĚDY – LIPIDOVÉ RAFTY

Mikrováčky pučí vesměs z oblastí plazmatické membrány zvaných lipidové rafty. Tento poněkud kuriózní název se vztahuje k jejich vlastnostem. Lipidové rafty jsou totiž součásti plazmatické membrány spíše pevnější, než je jejich okolí, a v okolní tekutější membráně při určitém rozsahu teplot plavou – podobně jako kry nebo vory. Důvodem jejich odlišného chování je jejich odlišné složení oproti okolní membráně – obsahují vyšší koncentrace některých lipidů, glykolipidů a třeba i cholesterolu. Odlišné složení lipidů v raftech pak do nich doslova láká některé membránové proteiny. Jsou důležitým místem nejen vzniku popisovaných mikrováčků, ale často slouží i jako místo vstupu infekce do dané buňky. Molekuly obsažené v lipidových raftech často zahajují buněčnou signalizaci v odpovědi na nejrůznější vnější podněty – v lipidových raftech bývají po své aktivaci přítomny receptory zodpovědné za vznik alergických reakcí. Na spoluobjevení lipidových raftů se v 90. letech podíleli i čeští vědci z Ústavu molekulární genetiky AV ČR. Jedna mutantní nádorová buňka může ovlivnit dlouhou řadu svých geneticky zcela normálních sousedek a způsobit naprosto radikální změnu jejich vlastností.

Nejčtenější