Растущие кровеносные сосуды – мастера многозадачности. Клетки в их стенках не только делятся, они также должны прорастать в новых направлениях, обучаясь специализации, в конечном итоге становясь частью вены, артерии или лимфатических сосудов. Проф. Карина Янив и ее команда из Института науки Вейцмана намеревались узнать, как клетки справляются с этими многочисленными проблемами, и пришли к неожиданным ответам, которые могут пролить новый свет на лечение рака, регенерацию сердца и другие состояния, связанные с ростом кровеносных сосудов.
Доктор. Айелет Джерафи-Видер, бывший научный сотрудник лаборатории Янива в отделе биологической регуляции, вместе с доктором. Иван Басси, Нога Моше и Яара Тевет решили отследить деление клеток в стенках растущих кровеносных сосудов прозрачных эмбрионов рыбок данио. С этой целью ученые создали трансгенных рыб, у которых ядра эндотелиальных клеток – клеток, выстилающих внутренние стенки кровеносных и лимфатических сосудов – загорались изменяющимся цветом: зеленым, когда клетка делилась, и красным, когда она не делилась. Они были удивлены, обнаружив, что всякий раз, когда клетка начинала прорастать из материнского сосуда, ее ядро неизменно было красным. Это означало, что деление клеток было временно приостановлено, по-видимому, чтобы не "отвлекать" ячейка во время миграции. Только когда клетка обосновалась в нужном месте, ее ядро стало зеленым, то есть клетка начала делиться.
Еще одно удивительное открытие ожидало ученых, когда они проверили, какие гены контролируют рост кровеносных сосудов. Как и ожидалось, они увидели, что фактор роста, называемый VEGFC, заметно экспрессируется, когда клетки начинают прорастать и мигрировать. Но этот фактор роста запускал экспрессию генов, которые временно блокировали деление клеток, включая хорошо известный супрессор опухолей p53. Клетка возобновила свое деление, когда она вошла в области, в которых уровни VEGFC были ниже, и, следовательно, уровни p53 тоже были ниже. Ген p53, иногда называемый "хранитель генома," был широко исследован в области рака, но текущее исследование выявило совершенно новую роль: фактор, способствующий прорастанию клеток во время роста кровеносных сосудов.
"Мы обнаружили прекрасный механизм – тот же фактор роста, который вызывает прорастание, также временно блокирует клеточный цикл, поэтому клетка может прорастать и мигрировать, не занимаясь делением, что является сложным и требовательным процессом," Янив объясняет.
Затем ученые принудительно остановили деление клеток в растущих кровеносных сосудах с помощью лекарства, которое обычно используется в химиотерапии рака. Это привело к усиленному росту кровеносных сосудов, которые разрастались беспорядочно и не специализировались на отдельных типах сосудов. Их беспорядочные клубки напоминали беспорядочный рост кровеносных сосудов, которые часто обвивают раковые опухоли и проникают сквозь них.
"Наши результаты показывают, что определенные химиотерапевтические препараты могут решать одну проблему – блокировать деление раковых клеток, но создавать другую – стимулировать рост кровеносных сосудов, которые могут поддерживать выживание опухоли," Янив говорит. "Если это действительно так, в ходе дальнейших исследований, это может указывать на возможные новые способы повышения эффективности химиотерапии."
Если эта проблема будет подтверждена дальнейшими исследованиями, ее необходимо будет принять во внимание при разработке методов лечения рака, чтобы предотвратить рост новых кровеносных сосудов после химиотерапии. С другой стороны, понимание того, как именно организовывается и контролируется рост кровеносных сосудов, может однажды помочь усилить этот рост, когда ткань необходимо регенерировать или оживить, например, после сердечного приступа или инсульта.
Исследование опубликовано в Cell Reports.