Naukowcy ze Stanford University odkryli, że oporność raka trzustki na chemioterapię jest związana z fizyczną sztywnością tkanki otaczającej komórki rakowe, a także ze składem chemicznym tkanki. Ich badanie pokazuje, że oporność tę można odwrócić i ujawnia cele dla nowych terapii.

Dr Sarah Heilshorn, starsza autorka artykułu i profesor nauk materiałowych i inżynierii na Uniwersytecie Stanforda, skomentowała: „Wyniki te wskazują na ekscytujący nowy kierunek rozwoju leków w przyszłości, które pomogą przezwyciężyć chemiooporność, co stanowi główne wyzwanie kliniczne w przypadku raka trzustki”.

Gruczolakorak przewodowy trzustki stanowi 90 procent przypadków raka trzustki i był przedmiotem tych badań. Macierz pozakomórkowa (ECM) staje się zauważalnie sztywniejsza w tych nowotworach, co zostało zasugerowane jako fizyczna blokada, która uniemożliwia chemioterapeutykom dotarcie do komórek rakowych. Jednak leczenie oparte na tej hipotezie nie było skuteczne u ludzi.

Wraz ze studentem doktoranckim Bauerem LeSavage, głównym autorem artykułu, dr Heilshorn opracował nową metodę badania tych zmian w ECM. Naukowcy zaprojektowali trójwymiarowe (3D) materiały, które odtwarzały właściwości biochemiczne i mechaniczne guzów trzustki, a także zdrowych tkanek trzustki. Dr Heilshorn stwierdził: „Stworzyliśmy matrycę projektanta, która pozwoliłaby nam przetestować pomysł, że te komórki rakowe mogą reagować na sygnały chemiczne i właściwości mechaniczne w otaczającej je matrycy”.

Następnie receptory w komórkach nowotworowych zostały selektywnie aktywowane, a właściwości chemiczne i fizyczne macierzy projektowej zostały dostosowane. Naukowcy odkryli, że rak trzustki potrzebuje dwóch rzeczy, aby stać się odpornym na chemioterapię: fizycznie sztywnej ECM i zwiększonych ilości kwasu hialuronowego, polimeru, który pomaga usztywnić ECM i oddziałuje z komórkami poprzez CD44.

Przede wszystkim komórki raka trzustki w sztywnej macierzy pełnej kwasu hialuronowego reagowały na chemioterapię. Jednak po pewnym czasie w tych warunkach komórki rakowe stały się oporne, wytwarzając białka w błonie komórkowej, które mogły szybko wymusić działanie leków, zanim mogły one zadziałać. Ten rozwój można było odwrócić, przenosząc komórki do bardziej miękkiej macierzy, nawet jeśli była bogata w kwas hialuronowy, lub blokując receptor CD44, pomimo sztywnej macierzy.

„Możemy przywrócić komórkom stan, w którym są wrażliwe na chemioterapię” – wyjaśnił dr Heilshorn. „To sugeruje, że jeśli uda nam się zakłócić sygnalizację sztywności, która odbywa się poprzez receptor CD44, moglibyśmy sprawić, że rak trzustki u pacjentów będzie uleczalny za pomocą normalnej chemioterapii”.

Dr Heilshorn wyraziła swoje zdziwienie odkryciem, że komórki raka trzustki oddziałują ze sztywną macierzą wokół nich za pośrednictwem receptorów CD44. Na inne nowotwory mogą wpływać właściwości mechaniczne ECM, ale te oddziaływania normalnie działają za pośrednictwem innej klasy receptorów zwanych integrinami.

Zespół kontynuuje badanie receptora CD44 i zdarzeń, które następują po jego aktywacji w komórce nowotworowej. Lepsze zrozumienie mechanizmów biologicznych, które skutkują chemioopornością, umożliwi twórcom leków znalezienie sposobu na łatwiejsze zakłócenie tego procesu. Ponadto zespół zamierza udoskonalić swój model hodowli komórkowej, dodając nowe typy komórek, aby lepiej naśladować środowisko wokół guza, i zmieniając go, aby zbadać inne właściwości mechaniczne poza sztywnością.

Badanie to opublikowano w Materiały naturalne.