Раковые клетки: как они возникают и почему

Раковые клетки во многом отличаются от нормальных клеток организма. Нормальные клетки становятся злокачественными, когда серия мутаций приводит к тому, что клетка продолжает расти и бесконтрольно делиться, и, в некотором смысле, раковая клетка – это клетка, которая достигла своего рода бессмертия. Также в отличие от нормальных клеток, которые остаются в том месте, где они возникли, раковые клетки обладают способностью как проникать в близлежащие ткани, так и распространяться в отдаленные области тела. Мы рассмотрим процесс, который приводит к развитию раковой клетки, некоторые способы, которыми раковые клетки отличаются от нормальных клеток, и почему организм может не распознавать раковые клетки и разрушать их, как другие «чужеродные» клетки.

Типы 

Существует столько же типов раковых клеток, сколько видов рака. Из ста с лишним видов рака большинство названо в честь того типа раковых клеток, в котором он возник. 1  Карциномы – это раковые образования, которые возникают в эпителиальных клетках, выстилающих полости тела. Саркомы – это раковые образования, которые возникают в мезенхимальных клетках костей, мышц, кровеносных сосудов и других тканей. Лейкемии, лимфомы и миелома – это «связанные с кровью раковые заболевания», которые «подпитываются» питательными веществами в кровотоке и лимфатической жидкости, поэтому им не нужно образовывать опухоли. Точно так же, как раковые образования могут вести себя по-разному, не все раковые клетки ведут себя одинаково.

Как они начинаются?

Раковые клетки появляются в результате ряда генетических и эпигенетических изменений. Некоторые из этих изменений могут быть либо унаследованными, либо, чаще, вызванными канцерогенами (вызывающими рак веществами) в окружающей среде. в  целом, солидные опухоли, содержат

Множественные мутации. Интересно, что метастатический процесс, который является основным виновником высокой смертности от поздних стадий рака, считается вызванным в основном эпигенетическими изменениями, поскольку в метастазах не было обнаружено никаких специфических генетических изменений. Это также помогает объяснить генетическую предрасположенность к раку. Генетическая предрасположенность не означает, что вы заболеете раком, но, упрощенно говоря, если уже имеется несколько мутаций, скорее всего, потребуется меньше приобретенных мутаций, чтобы клетка стала злокачественной.

Процесс превращения нормальных клеток в рак часто проходит через стадии, на которых клетки становятся все более аномальными. Эти стадии могут включать гиперплазию, дисплазию и, наконец, рак. 3  Вы также можете услышать, что это называется дифференциацией. На раннем этапе клетка может выглядеть очень похоже на нормальные клетки этого органа или ткани, но по мере развития клетка становится все более недифференцированной. Фактически, именно поэтому иногда невозможно определить первоисточник рака.

Что заставляет их делиться и расти

В раковой клетке могут быть тысячи мутаций, но только определенное количество этих генетических изменений в раковых клетках заставляет рак делиться и расти. 4  Мутации, которые приводят к росту раковых клеток, называются «мутациями-драйверами», тогда как другие мутации считаются «мутациями-пассажирами». Нормальные гены, называемые протоонкогенами, при мутации могут стать « онкогенами » и кодировать белки, которые стимулируют рост рака и придают раку бессмертие. Гены-супрессоры опухолей , напротив, представляют собой гены внутри клетки, которые говорят клеткам замедляться и прекращать рост, восстанавливать поврежденную ДНК или сообщать клеткам, когда им нужно умереть.

Большинство раковых клеток имеют мутации как в онкогенах, так и в генах-супрессорах опухолей, которые определяют их поведение.

Раковые клетки против нормальных клеток

Есть много важных различий между раковыми и нормальными клетками . Некоторые из них включают:

  • Рост : нормальные клетки растут в процессе роста и развития, например, в детстве, или для восстановления поврежденных тканей. Раковые клетки продолжают расти (воспроизводиться), даже когда другие клетки не нужны. 5  Раковые клетки также не способны прислушиваться к сигналам, которые говорят им прекратить рост или совершить клеточное самоубийство (апоптоз), когда клетки стареют или повреждаются.
  • Способность проникать в близлежащие ткани : нормальные клетки реагируют на сигналы от других клеток, которые говорят им, что они достигли границы. Раковые клетки не реагируют на эти сигналы и распространяются в близлежащие ткани, часто выступая в виде пальцев. 6  Это одна из причин, по которой иногда бывает трудно удалить раковую опухоль хирургическим путем. Слово рак, на самом деле, происходит от греческого слова carcinos, обозначающего краб, что означает эти когтеобразные расширения в соседние ткани.
  • Способность распространяться (метастазировать) в другие области тела : нормальные клетки вырабатывают вещества, называемые молекулами адгезии, которые заставляют их прилипать к соседним клеткам. Раковые клетки, лишенные липкости, вызванной этими молекулами адгезии, могут вырваться на свободу и переместиться в другие области тела. Они могут перемещаться в близлежащие ткани или через кровоток и лимфатическую систему в области тела, далекие от исходной раковой клетки – например, раковые клетки легких могут перемещаться ( метастазировать ) в лимфатические узлы, мозг, печень или кости.
  • Бессмертие : нормальные клетки, как и люди, имеют продолжительность жизни. Достигнув определенного возраста, они умирают. Раковые клетки, напротив, разработали способ «бросить вызов» смерти. На конце наших хромосом находится структура, известная как теломер . Каждый раз, когда клетка делится, ее теломеры становятся короче. Когда теломеры становятся достаточно короткими, клетки погибают. Раковые клетки придумали способ восстановить свои теломеры, чтобы они не продолжали укорачиваться при делении клетки, таким образом, в некотором смысле, делая их бессмертными.

Способность вторгаться и метастазировать очень важна для дифференциации раковой клетки от нормальной здоровой клетки, но есть и много других важных отличий.

Раковая клетка

  • Может продолжать расти
  • Может проникать в близлежащие ткани
  • Может распространяться на другие части тела
  • Может быть бессмертным

Нормальная клетка

  • При необходимости растет
  • Остается в пределах тканей
  • Прилипает к соседним ячейкам
  • Определила продолжительность жизни

Почему организм не распознает раковые клетки как ненормальные и не уничтожает их?

Хороший вопрос: «Почему наш организм не распознает и не удаляет раковые клетки, как, скажем, бактерии или вирус?» Ответ заключается в том, что большинство раковых клеток действительно обнаруживаются и удаляются нашей иммунной системой. 9  Клетки в наших иммунных клетках, называемые естественными клетками-киллерами, должны находить клетки, которые стали аномальными, чтобы их могли удалить другие клетки нашей иммунной системы. Раковые клетки остаются живыми либо за счет уклонения от обнаружения (они маскируются разными способами), либо за счет инактивации иммунных клеток, которые появляются на месте происшествия.

Считается, что способность иммунной системы распознавать и уничтожать раковые клетки является причиной необычных, но хорошо задокументированных явлений, когда некоторые виды рака исчезают без лечения ( спонтанной ремиссии рака ). Этот процесс также лежит в основе новая область лечения рака, известная как иммунотерапия .

Раковые клетки продолжают меняться

После образования рака клетки не остаются прежними, скорее могут происходить продолжающиеся мутации. Собственно, именно поэтому со временем развивается устойчивость к химиотерапии и препаратам таргетной терапии. В раковой клетке развивается мутация, которая позволяет ей обходить повреждающие эффекты этих методов лечения. 10

Изменение раковых клеток очень важно в лечении. Например, рак груди, положительный по рецепторам эстрогена, может быть отрицательным по рецепторам эстрогена, когда он рецидивирует или распространяется. Это также помогает объяснить, что раковые клетки сыворотки в разных частях опухоли могут быть разными. Это называется «гетерогенность» и также важно для диагностики и лечения.

Чем раковые клетки отличаются от предраковых клеток?

Предраковые клетки могут выглядеть ненормальными и похожими на раковые клетки, но отличаются от раковых клеток своим поведением. В отличие от раковых клеток, предраковые клетки не имеют возможности распространяться (метастазировать) в другие области тела.

Часто сбивает с толку состояние  карциномы in situ (CIS). Карцинома in situ состоит из клеток с аномальными изменениями, обнаруженными в раковых клетках, но поскольку они не распространились за пределы своего исходного местоположения (или технически не вышли за рамки чего-то называется базальной мембраной), они технически не являются раком. Поскольку CIS может превратиться в рак, его обычно лечат как ранний рак.

Последние мысли

Для описания раковых клеток можно использовать аналогию с автомобилем. Рост клеток можно изобразить как машину, в которой остановился акселератор. При этом не работают тормоза (клетки не реагируют на белки-супрессоры опухолей).

Мы можем пойти дальше по этой аналогии. Вторжение раковых клеток можно рассматривать как прорыв машины в ворота закрытого жилого дома. Нормальные клетки реагируют на сигналы от соседних клеток, которые говорят: «Это моя граница, держись подальше». Раковые клетки антисоциальны и в других отношениях. По мере того как они «объединяются» с другими раковыми клетками, все из которых со временем становятся все более незрелыми в своих действиях (из-за быстрого деления), они распространяются и вторгаются в другие сообщества.

Но так же, как преступность не преодолела Соединенные Штаты, есть много полицейских (контрольно-пропускных пунктов), которые удерживают большинство клеток в организме в порядке.

На самом деле нормальной клетке очень трудно превратиться в раковую. Он должен быть ненормальным, чтобы способствовать росту, препятствовать восстановлению и смерти, игнорировать сигналы соседей и достигать бессмертия. Вот почему рак вызывается не одной мутацией, а серией мутаций. Но учитывая, что миллиард клеток нашего тела делится каждый день, что-то обязательно пойдет не так, и время от времени будут происходить мутации. И они делают это примерно для 1,6 миллиона человек в Соединенных Штатах ежегодно.