Ερευνητές από τις ΗΠΑ προσθέτουν μια νέα διάσταση στην κατανόηση του τρόπου που τα κύτταρα αλλάζουν την επικοινωνία μεταξύ τους κατά το στάδιο της ανάπτυξης, της επούλωσης πληγών και της εξάπλωσης του καρκίνου.
Σύμφωνα με άρθρο του επιστημονικού εντύπου Molecular Biology of the Cell, επιστημονική ομάδα του Ερευνητικού Ινστιτούτου Virginia Tech Carilion «χαρτογράφησε τον τρόπο που μεμονωμένα κύτταρα μπορούν να ρυθμίσουν με δυναμικό τρόπο την σύνθεση των πρωτεϊνών υπό τις υπάρχουσες γενετικές οδηγίες», όπως εξηγεί ο επίκουρος καθηγητής Βιολογικών Επιστημών και συγγραφέας της μελέτης Τζέιμς Σμάιθ.
Όταν αναπτύσσονται ή επουλώνονται οι ιστοί, το εξωτερικό στρώμα των επιθηλιακών κυττάρων λαμβάνει χαρακτηριστικά που επιτρέπουν στα κύτταρα να μεταναστεύσουν, αλλάζουν το σχήμα και τη συμπεριφορά τους και δρουν όπως και άλλα κύτταρα, και συγκεκριμένα τα πολυδύναμα μεσεγχυματικά κύτταρα που είναι πολύτιμα για τις επιδιορθώσεις. Η διαδικασία αυτή είναι γνωστή ως επιθηλιακή μεσεγχυματική μετάβαση (EMT).
«Το πρόβλημα είναι ότι η EMT ενεργοποιείται σε διάφορες παθολογικές διαδικασίες, όπως η ίνωση και η καρκινική μετάσταση. Ευτυχώς, τα κύτταρα αυτά είναι πολύ δεκτικά στη χειραγώγηση. Εμείς δημιουργήσαμε ένα νέο εργαλείο μελέτης αυτής της διαδικασίας ειδικά για την καρκινική μετάσταση. Και παρατηρήσαμε τα καρκινικά κύτταρα να αλλάζουν την μεταξύ τους επικοινωνία ώστε να γίνουν πιο διηθητικά, να διαχωριστούν και να διασπαρθούν σε όλο το σώμα», σύμφωνα με τον Δρ Σμάιθ.
Ο ερευνητής ελπίζει να μπορεί να χρησιμοποιήσει τη νέα τεχνική για να κατανοήσει καλύτερα τις κυτταρικές αντιδράσεις σε τραυματισμούς και ασθένειες, όπως η καρδιακή νόσος.
Εξάλλου, ο ίδιος μελετά εδώ και χρόνια την επικοινωνία μεταξύ των καρδιακών κυττάρων με έμφαση στον ρόλο της πρωτεΐνης συνδεσμίνης 43. Οι συνδεσμίνες υπάρχουν σε κάθε ιστό του σώματος. Όταν έξι συνδεσμίνες 43 συνενωθούν, σχηματίζουν διακλαδώσεις κενού διαμέσου των οποίων επικοινωνούν τα κύτταρα μεταξύ τους.
Μέχρι σήμερα οι επιστήμονες πίστευαν ότι όσες περισσότερες συνδεσμίνες έχει ένα κύτταρο, τόσες περισσότερες διακλαδώσεις κενού θα κάνει, εμπλουτίζοντας έτσι την κυτταρική επικοινωνία.
Όπως όλες οι πρωτεΐνες, η συνδεσμίνη 43 συντίθεται από το μήνυμα που κωδικοποιείται στο RNA που έχει «διαβάσει» το DNA. Το RNA μπορεί επίσης να κωδικοποιήσει μικρότερα τμήματα ή κλάσματα της συνδεσμίνης 20k που διασφαλίζει τον σχηματισμό των διακλαδώσεων κενού.
«Αν και πιστεύαμε ότι η ποσότητα του RNA συσχετίζεται με την ποσότητα της συνδεσμίνης, τώρα ξέρουμε ότι τα πράγματα είναι πολύ πιο περίπλοκα. Το σημείο της πρωτεϊνικής σύνθεσης για την μετάφραση ρυθμίζεται στενά από το κύτταρο και είναι δυναμική, αλλάζοντας με την ανάπτυξη και τη νόσηση», αναφέρει ο Δρ Σμάιθ.
Στο πλαίσιο της μελέτης, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το RNA και η πρωτεϊνική σύνθεση της συνδεσμίνης αυξάνουν κατά την επιθηλιακή μεσεγχυματική μετάβαση (EMT), αλλά η ποσότητα των διακλαδώσεων κενού στην επιφάνεια του κυττάρου όχι.
Σε μια προσπάθεια να κατανοήσουν γιατί συνέβαινε αυτό, οι επιστήμονες εστίασαν στην κατανόηση των μηχανισμών που ρυθμίζουν την κυτταρική αλληλεπίδραση στον καρκίνο και πως η απορρυθμισμένη ενδοκυτταρική επικοινωνία μπορεί να οδηγήσει στην εξέλιξη του καρκίνου μέσω της EMT.
Παρατήρησαν λοιπόν ότι ο σχηματισμός των διακλαδώσεων κενού που επιτρέπει στα κύτταρα να επικοινωνούν είχε διαταραχθεί κατά την EMT παρά την αφθονία συνδεσμίνης 43.
Υπό φυσιολογικές συνθήκες, τα κύτταρα παράγουν κλάσματα συνδεσμίνης 20k για να κατευθύνουν την συνδεσμίνη 43 στην επιφάνεια του κυττάρου, μια διαδικασία που μεταβάλλεται σε βάρος του σχηματισμού διακλάδωσης κενού.
Με ειδικό μικροσκόπιο μελέτησαν μεμονωμένα μόρια και ανέλυσαν τις συνδεσμίνες εντός των κυττάρων και έτσι διαπίστωσαν ότι οι πλήρως ανεπτυγμένες συνδεσμίνες ήταν φυλακισμένες στα κύτταρα του συμπλέγματος Golgi, το οποίο δρα ως μονάδα συσκευασίας για τις πρωτεΐνες που κατευθύνονται στην επιφάνεια του κυττάρου.
Για να αντιμετωπίσει την κατασταλμένη έκφραση των κλασμάτων της συνδεσμίνης 20Κ, ο Δρ Σμάιθ χρησιμοποίησε έναν ιό για να προκαλέσει το RNA των κυττάρων να παράγει συνδεσμίνη 20k , διασώζοντας έτσι τη συνδεσμίνη 43, τον σχηματισμό των διακλαδώσεων και τις φυσιολογικές κυτταρικές επικοινωνίες.