До сих пор предполагалось, что опухолевые новообразования распространяются независимо от времени суток. Но, как выяснилось, и они подчиняются “законам” внутренних часов, что может иметь далеко идущие последствия в лечении онкологии. Так, группа ученых под руководством клеточного биолога Зои Диамантопуло из ETH Zurich выяснила, что рак молочной железы распространяется преимущественно в ночное время суток. Результаты эксперимента были опубликованы в научном журнале Nature.
Клетки отделяются от исходной опухоли и попадают в кровоток, образуя метастазы во многих других органах человека. До недавнего времени считалось, что циркулирующие опухолевые клетки (ЦОК) образуются постоянно или в ответ на механические раздражители, например, такие как хирургическое вмешательство.
Исследовательская группа взяла образцы крови у 30 пациенток, больных раком молочной железы, дважды: в 4 часа утра (фаза сна) и 10 часов утра (фаза бодрствования). Они обнаружили, что почти 80% от общего числа ЦОК были получены из образца крови, взятого в фазу ночного сна.
Для более детального удивительного открытия ученые исследовали генетически модифицированных мышей с раком молочной железы и мышей, которым вводились клетки рака молочной железы человека. В результате обнаружилось, что у грызунов ЦОК также образовывались во время фазы сна, но в дневное время суток, так как мыши ведут ночной образ жизни. Если эксперты заставляли животных бодрствовать гораздо более длительное время, то в течение дня появлялось значительно меньше ЦОК.
С другой стороны, введение мелатонина, напротив, привело к увеличению образования циркулирующих опухолевых клеток в кровотоке грызунов. Этот гормон регулирует цикл сна и бодрствования, а также обладает снотворным эффектом. При этом у генетически модифицированных мышей без функционирующего циркадного ритма ЦОК формировались независимо от периода отдыха.
Команда ученых также вводила ЦОК из фаз покоя и активности здоровым животным без опухолей в разные фазы циркадного цикла. Как выяснилось, клетки из фазы покоя образуют более агрессивные опухоли, чем клетки из активной фазы. Кроме того, у спокойных мышей вероятность развития новообразований была гораздо выше, чем у активных грызунов.
Почему же раковые клетки берут на себя управление во время сна, который так важен для восстановления после бодрствования? Биолог Зои Диамантопуло и ее коллеги нашли ответ в геноме ЦОК: во время фазы сна активизируются те гены, которые отвечают за пролиферацию клеток.
Исследование продемонстрировало, как биология раковых клеток меняется в течение суток. Данная циркадная зависимость может в корне изменить методы диагностики и лечения онкологии. Например, для того, чтобы предотвратить искажение результатов анализа крови, специалисты могут брать материал в определенное время. Кроме того, следует выбирать такие диагностические методы лечения, которые оказывают максимальный лечащий эффект во время сна. Чуть позже группе ученых предстоит выяснить, применимы ли эти методы и к другим видам рака.