Иммунная «бомба» против рака: учёные открыли неизвестный механизм уничтожения опасных клеток

Мир биологии вновь преподнёс сюрприз, который может изменить представления о работе иммунной системы. Международная группа исследователей под руководством учёных из Университета имени Бен-Гуриона в Израиле обнаружила ранее неизвестный тип клеточной защиты, способный буквально уничтожать угрозу ценой собственного существования.

Открытие было сделано во время изучения планарий — небольших плоских червей, известных своими феноменальными способностями к регенерации. Несмотря на скромные размеры этих существ, именно они могут помочь учёным приблизиться к созданию принципиально новых методов борьбы с инфекциями и онкологическими заболеваниями.

Необычная реакция организма

Планарии уже много лет находятся в центре внимания биологов. Эти древние организмы способны восстанавливать практически любую часть своего тела. Даже из небольшого фрагмента червя может вырасти полноценная особь.

Во время экспериментов исследователи наблюдали за реакцией планарий на попадание в организм чужеродных тканей. Учёные ожидали увидеть стандартный иммунный ответ, однако столкнулись с совершенно необычным явлением.

В месте контакта с потенциальной угрозой почти мгновенно развивалось мощное воспаление. Детальный анализ показал, что сигналом тревоги служит гормон активин. Как только его концентрация резко возрастает, запускается механизм, ранее неизвестный науке.

Особые клетки начинают действовать буквально через считаные секунды после обнаружения опасности. Причём способ их работы оказался настолько необычным, что исследователям пришлось вводить новый научный термин.

Клетки-смертники

Под микроскопом учёные увидели поразительную картину. Специализированные клетки не атаковали врага привычным способом. Вместо этого они разрушали сами себя.

Процесс происходил стремительно: клетка буквально разрывалась изнутри, выбрасывая наружу содержимое, обладающее мощным разрушительным действием. Всё это занимало всего несколько секунд.

Исследователи назвали новый механизм «руптозом» — от английского слова rupture, что означает «разрыв».

По сути, клетка превращается в своеобразный биологический снаряд. Она жертвует собой ради уничтожения потенциальной угрозы, действуя как миниатюрная живая бомба.

Почему открытие удивило научный мир

На первый взгляд может показаться, что науке давно известны подобные процессы. Действительно, существует несколько видов программируемой клеточной гибели.

Наиболее известен апоптоз — строго контролируемая смерть клетки, необходимая для нормального развития организма и обновления тканей. Существует также пироптоз — воспалительная форма гибели клеток, участвующая в борьбе с инфекциями.

Однако руптоз принципиально отличается от всех ранее описанных механизмов.

Главная особенность заключается в скорости реакции. Если апоптоз или пироптоз могут занимать минуты и даже часы, то в данном случае клетка исчезает практически мгновенно. По словам авторов исследования, ничего подобного ранее не наблюдалось ни у одного известного типа иммунных клеток.

Это заставляет учёных по-новому взглянуть на эволюцию иммунной защиты животных.

Что способны уничтожать новые клетки

Чтобы понять эффективность обнаруженного механизма, исследователи провели серию лабораторных экспериментов.

Оказалось, что вещества, высвобождаемые во время руптоза, обладают широким спектром действия. Они успешно уничтожали бактерии кишечной палочки, клетки почек человека и клетки крови мышей.

Такой результат свидетельствует о чрезвычайно высокой токсичности выбрасываемых соединений.

Однако наиболее важным оказалось другое обстоятельство. Несмотря на мощное разрушительное действие, эффект остаётся строго локальным.

Зона поражения ограничивается небольшим пространством вокруг погибшей клетки. Разрушение не распространяется на соседние ткани и не запускает цепную реакцию массовой гибели клеток.

Для современной медицины это имеет особое значение. Одной из главных проблем противоопухолевой терапии остаётся повреждение здоровых тканей. Химиотерапия и многие другие методы лечения нередко воздействуют не только на опухоль, но и на организм в целом.

Механизм, способный уничтожать цель максимально точечно, представляет огромный интерес для исследователей.

У человека таких клеток нет

Ещё одной неожиданностью стало происхождение обнаруженных клеток.

Они не относятся к клеткам крови, которые обычно обеспечивают иммунную защиту. Речь идёт о специализированных железистых клетках, работа которых связана с резким увеличением концентрации кальция внутри клетки.

Именно скачок уровня кальция запускает процесс самоуничтожения.

По мнению учёных, подобная система защиты сохранилась у древних двусторонне-симметричных животных, к которым относятся планарии. В процессе эволюции позвоночные животные, включая человека, вероятно, утратили этот механизм.

Причина может заключаться в особенностях регенерации.

Планарии способны восстанавливать повреждённые ткани с невероятной эффективностью. Потеря даже большого количества клеток для них не представляет серьёзной проблемы. У человека возможности регенерации значительно скромнее, поэтому столь радикальная форма защиты могла оказаться слишком опасной для организма.

Новая надежда для онкологии

Пока говорить о практическом применении открытия преждевременно. Между фундаментальным исследованием и созданием медицинских технологий обычно проходят годы, а иногда и десятилетия.

Тем не менее учёные уже видят несколько перспективных направлений развития.

Если исследователям удастся воспроизвести механизм руптоза искусственным путём или создать его биотехнологический аналог, в будущем может появиться возможность доставлять противоопухолевые вещества непосредственно к раковой опухоли.

Фактически речь идёт о создании сверхточного биологического оружия против рака, которое будет воздействовать исключительно на поражённые клетки, не затрагивая здоровые ткани.

Аналогичный подход может оказаться полезным и в борьбе с опасными бактериальными инфекциями, особенно устойчивыми к антибиотикам.

Маленький червь и большие открытия

История науки неоднократно показывала, что самые важные открытия могут прийти из самых неожиданных источников. Генетика многим обязана плодовой мушке дрозофиле, нейробиология — морским моллюскам, а современная медицина активно использует знания, полученные при изучении лабораторных мышей.

Теперь к этому списку могут добавиться и планарии.

Открытие руптоза напоминает, насколько сложны и разнообразны механизмы защиты живых организмов. Несмотря на стремительное развитие биологии и медицины, человечество по-прежнему знает лишь малую часть того, что создала природа за миллиарды лет эволюции.

Возможно, именно в изучении таких неприметных существ скрываются ключи к будущим прорывам в лечении рака, инфекций и других тяжёлых заболеваний. И тогда маленькие плоские черви помогут совершить большой шаг в развитии медицины XXI века.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что мозг получил собственный «график роста»: учёные впервые описали нормы развития и старения нейронных связей