Κύτταρα που ξεκινούν τη διαδικασία προγραμματισμένου κυτταρικού θανάτου αλλά τελικά επιβιώνουν και στη συνέχεια συμβάλλουν στην ταχεία αναγέννηση κατεστραμμένου ιστού εντόπισαν ερευνητές του Ινστιτούτου Επιστήμης Weizmann. Η ανακάλυψη αποκαλύπτει έναν μέχρι σήμερα λιγότερο γνωστό ρόλο των κασπασών, των ενζύμων που θεωρούνται βασικοί παράγοντες της απόπτωσης, και δημιουργεί ένα ενδιαφέρον παράδοξο. Ο ίδιος μηχανισμός που μπορεί να βοηθά έναν υγιή ιστό να αποκατασταθεί μετά από σοβαρή βλάβη ενδέχεται να προσφέρει πλεονέκτημα και σε καρκινικά κύτταρα που προσπαθούν να επιβιώσουν από τη θεραπεία. Η έρευνα πραγματοποιήθηκε σε προνύμφες της Drosophila melanogaster, όπου οι επιστήμονες προκάλεσαν εκτεταμένη βλάβη στον επιθηλιακό ιστό με ιονίζουσα ακτινοβολία και παρακολούθησαν με γενετικά εργαλεία τι συνέβαινε στα κύτταρα. Εντόπισαν δύο διαφορετικούς πληθυσμούς κυττάρων με αυξημένη αντοχή στον κυτταρικό θάνατο. Τον πρώτο τον ονόμασαν DARE, επειδή ενεργοποιεί την κασπάση Dronc, το αντίστοιχο της κασπάσης-9 στα θηλαστικά, ενώ τον δεύτερο NARE, καθώς δεν εμφανίζει ενεργοποίηση της συγκεκριμένης κασπάσης.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Ανακαλούνται γεύματα ζυμαρικών μεγάλης αλυσίδας – Δύο κρατικές υπηρεσίες εντόπισαν βακτήριο που μπορεί να προκαλέσει σοβαρή λοίμωξη
Στα κύτταρα DARE η διαδικασία της απόπτωσης δεν ξεκινά διαφορετικά από ό,τι στα κύτταρα που τελικά πεθαίνουν. Η αρχική κασπάση ενεργοποιείται, όμως η αλυσίδα των γεγονότων διακόπτεται πριν ενεργοποιηθούν οι λεγόμενες εκτελεστικές κασπάσες που ολοκληρώνουν την καταστροφή του κυττάρου. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι σημαντικό ρόλο σε αυτή την επιβίωση έχει η Myo1D, μια μοριακή πρωτεΐνη που εμποδίζει την ενεργοποίηση των εκτελεστικών κασπασών και επιτρέπει στα κύτταρα να παραμείνουν ζωντανά. Αυτά τα κύτταρα δεν παραμένουν απλώς ζωντανά μετά την ακτινοβολία. Πολλαπλασιάζονται και συμβάλλουν ενεργά στην αποκατάσταση του ιστού, καλύπτοντας σχεδόν το μισό της περιοχής που αναγεννάται μέσα σε 48 ώρες. Παράλληλα, τα κύτταρα που έχουν υποστεί θάνατο λειτουργούν ως πηγή σημάτων που ενεργοποιούν τα DARE κύτταρα και ξεκινούν την αναγεννητική απόκριση. Ο δεύτερος πληθυσμός, τα NARE κύτταρα, συμμετέχει επίσης στην αποκατάσταση, αλλά δεν μπορεί να αναλάβει μόνος του τη διαδικασία. Όταν οι ερευνητές αφαίρεσαν τα DARE κύτταρα από το σύστημα, η αντισταθμιστική κυτταρική ανάπτυξη ουσιαστικά σταμάτησε. Η μελέτη δείχνει έτσι ότι οι δύο πληθυσμοί λειτουργούν συμπληρωματικά και επικοινωνούν μεταξύ τους κατά τη διάρκεια της αναγέννησης.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ | Ανακαλούνται 6 διαφορετικά υγρά σαπούνια χεριών λόγω επιμόλυνσης με επικίνδυνα βακτήρια που προκαλούν λοιμώξεις
Η αντοχή μεταφέρεται και στους απογόνους
Το πιο ενδιαφέρον εύρημα προέκυψε όταν οι ερευνητές εξέτασαν τι συμβαίνει σε μια δεύτερη έκθεση του ίδιου ιστού στην ακτινοβολία. Οι απόγονοι των DARE κυττάρων παρουσίασαν πολύ μεγαλύτερη αντοχή στον κυτταρικό θάνατο, περίπου επταπλάσια σε σχέση με κύτταρα του αρχικού ιστού που δεν είχαν προηγουμένως εκτεθεί στην ακτινοβολία.
Το εύρημα αυτό έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον για την έρευνα του καρκίνου, επειδή η ακτινοθεραπεία βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στην πρόκληση βλάβης που οδηγεί τα καρκινικά κύτταρα στην απόπτωση. Εάν ένας αντίστοιχος μηχανισμός λειτουργεί και στους ανθρώπινους όγκους, κύτταρα που επιβιώνουν από την αρχική θεραπεία θα μπορούσαν να αποκτήσουν ή να διατηρήσουν χαρακτηριστικά που τα καθιστούν δυσκολότερο να εξοντωθούν σε μια επόμενη θεραπεία. Οι ερευνητές επισημαίνουν ότι η σύνδεση αυτή αποτελεί πιθανή εξήγηση που χρειάζεται περαιτέρω διερεύνηση και όχι απόδειξη ότι ο ίδιος μηχανισμός προκαλεί υποτροπές καρκίνου στους ανθρώπους.
Παράλληλα, η μελέτη αποκάλυψε έναν μηχανισμό που φαίνεται να εμποδίζει την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη κατά την αναγέννηση. Τα DARE κύτταρα ενισχύουν τον πολλαπλασιασμό των NARE κυττάρων μέσω σημάτων ανάπτυξης, ενώ τα NARE κύτταρα παράγουν σήματα που περιορίζουν την ανάπτυξη των DARE. Πρόκειται για έναν μηχανισμό αρνητικής ανάδρασης, ο οποίος επιτρέπει στον ιστό να αναπτυχθεί αρκετά ώστε να αποκατασταθεί χωρίς η διαδικασία να συνεχίζεται ανεξέλεγκτα.
Το σημαντικότερο όριο της έρευνας είναι ότι τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν στη Drosophila και όχι σε ανθρώπινα κύτταρα ή ασθενείς. Επομένως, δεν είναι ακόμη γνωστό αν οι ίδιοι πληθυσμοί DARE και NARE, ούτε αν ακριβώς ο ίδιος μηχανισμός της Dronc, λειτουργούν στους ανθρώπινους ιστούς. Η ερευνητική ομάδα θεωρεί ότι η κατανόηση αυτής της διαδικασίας θα μπορούσε μελλοντικά να βοηθήσει τόσο στην ενίσχυση της αναγέννησης υγιών ιστών όσο και στην κατανόηση των μηχανισμών που επιτρέπουν σε ορισμένα καρκινικά κύτταρα να επιβιώνουν μετά τη θεραπεία.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications.
