Новый механизм возникновения и развития рака
Совместное научное исследование, проведённое учёными Института Биофизики Министерства Науки и Образования и Национального Онкологического Центра Министерства Здравоохранения, опубликовано в журнале с высоким импакт-фактором Journal of Molecular Structure (ИФ=4.7). Целью исследования было показать структурные различия, зависящие от липидного состава мембран здоровых и раковых (рак лёгких) клеток.
Применение метода инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (Фурье-ИК, ФТИК) показало, что температурные изменения спектральных полос при 2848 см⁻¹ и 2916 см⁻¹, чувствительных к “trans” и “gauche” конформациям CH₂-групп липидов, у здоровых клеток происходят через кооперативный переход (согласованное изменение конформаций липидов). В то время как липиды раковых клеток демонстрируют некооперативный переход (постепенное, частичное изменение конформаций липидов) и обладают более низкой температурой перехода по сравнению со здоровыми клетками. Значения свободной энергии trans–gauche переходов существенно различаются между раковыми клетками и прилегающими к ним здоровыми клетками.
Скопление липидных молекул зависит от их конформации. Плотность упаковки углеводородных цепей в клетке можно отслеживать по «сдвиговой» полосе CH₂-групп. Параметры этой полосы отражают, насколько плотно упакованы молекулы. В здоровых клетках полоса на 1465 см⁻¹ расщепляется на две разные полосы (1462 и 1472 см⁻¹) в результате сильных межмолекулярных взаимодействий, что указывает на плотное и упорядоченное (орторомбическое) расположение молекул. В раковых клетках этот дублетный сигнал отсутствует, что свидетельствует о более беспорядочной и рыхлой упаковке липидных молекул.
Тем не менее, некоторые морфологически классифицированные как здоровые клетки демонстрируют липидные структурные переходы, сходные с таковыми в раковых клетках. Однако ни одна раковая клетка не показывает переходов, характерных для здоровых клеток.
Наши результаты показывают, что метаболические изменения могут происходить раньше морфологических и, возможно, являются одним из первых событий, запускающих злокачественную трансформацию. Хотя такие выводы ранее обсуждались теоретически, экспериментально они впервые представлены именно в наших исследованиях. Этот результат имеет особое значение для диагностики, так как диагностика, основанная только на морфологии, может быть недостаточной для некоторых пациентов. Поэтому при диагностике рака необходимо наряду с морфологическим анализом определять метаболический профиль на клеточном уровне. Кроме того, результаты показывают, что факторы окружающей среды, влияющие на метаболические изменения, оказывают значительное воздействие на инициацию и развитие рака.
