Ústav molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.
Čeští vědci z Ústavu molekulární genetiky AV ČR, v. v. i., (IMG) použili unikátní metodu, která využívá magnety k manipulaci vnitrobuněčných struktur. Díky této inovaci poprvé přímo ovlivnili dění uvnitř buněk a zjistili, že pro-rakovinné váčky s proteinem Rab25 hrají klíčovou roli při tvorbě výběžků, jež umožňují nádorovým buňkám pronikat do okolní tkáně. Tento objev, publikovaný v prestižním časopise Science Advances, otevírá nové možnosti pro pochopení a potenciální ovlivnění šíření rakoviny v těle.
Až dosud vědci tušili, že recyklační váčky neboli endozomy hrají důležitou roli v pohybu a chování buněk, ale nedokázali přímo zjistit, jak ovlivňují tvorbu invazivních výběžků rakovinných buněk. Týmu Jakuba Gemperleho z IMG se to nyní podařilo ve spolupráci s britskými, německými a francouzskými kolegy. Použili inovativní metodu, která kombinuje molekulární biologii s magnetickou manipulací – jmenuje se magnetogenetika.
Pomocí magnetických nanočástic a přesně zacíleného magnetického pole doslova „přitáhli“ endozomy s proteinem Rab25 blíže k okraji živých rakovinných buněk. Buňky okamžitě začaly tvořit mikroskopické výběžky, které jim pomáhají pronikat do okolní tkáně. Jde o jasný důkaz, že pouhá přítomnost těchto endozomů na okraji buněk spouští agresivní chování rakoviny.
Rab25 jako dirigent buněčné invaze
Protein Rab25, o němž je známo, že souvisí s agresivními typy rakoviny prsu a vaječníků, se v tomto výzkumu prokázal jako hlavní dirigent celého procesu. Nejenže přenáší důležité molekuly (jako je například vazebný receptor integrin β1 nebo regulátor buněčné kostry FMNL1), ale také propojuje jejich doručení s aktivací signálů přímo na buněčné membráně. Výsledkem je vznik speciálních výběžků, kterými rakovinné buňky „osahávají“ své okolí a pak se do něj začnou aktivně zaplétat a pronikat. Tak si rakovina razí cestu dál tělem.
„Naším cílem bylo pomocí magnetů přesně zacílit a ovládat pohyb drobných ‚recyklačních váčků‘ uvnitř rakovinných buněk. Díky tomu jsme chtěli lépe pochopit, jak se rakovina šíří, a najít nové způsoby, jak její invazi zastavit,“ říká Jakub Gemperle, vedoucí výzkumu a vědecký pracovník v Laboratoři integrativní biologie IMG.
Zásadním přínosem studie je skutečnost, že vědci byli schopni tyto zhoubné mechanismy nejen pozorovat, ale i uměle spouštět. Významně tak posílili hypotézu, že Rab25 není pouze pasivním účastníkem, ale aktivním iniciátorem invazivní migrace.
Naděje pro cílenou terapii a lepší pochopení nejen rakovinotvorných procesů
Výsledky výzkumu poskytují nový úhel pohledu na proces metastazování a jeho možné narušení. Pokud totiž protein Rab25 hraje tak přímou roli ve spouštění invaze, jeho cílené ovlivnění – například pomocí specifických inhibitorů (látek, které zpomalují nebo zcela zastavují určitou chemickou reakci či proces) nebo narušením jeho lokalizace – by mohlo významně zpomalit nebo zastavit šíření rakoviny v těle.
Experimenty byly provedeny nejen v klasických buněčných kulturách, ale i v trojrozměrném prostředí simulujícím přirozené podmínky v těle. Právě v těchto složitějších podmínkách se ukázalo, že manipulace s Rab25 vezikuly, tj. malými, membránou obalenými váčky v buňkách, které slouží k transportu a skladování látek, zásadně ovlivňuje schopnost rakovinných buněk migrovat a kolonizovat nové oblasti.
„Tento objev mění pohled na to, jak to v buňkách funguje. Dříve se myslelo, že endozomy pouze usnadňují umístění nákladu pro vytváření výběžků při pohybu buněk. My jsme ale ukázali, že mají přímou a zásadní roli – jsou lokálním spouštěčem. Náš unikátní přístup teď otevírá dveře k dalšímu výzkumu, který nám umožní zkoumat příčinné souvislosti, jež nám dosud unikaly,“ doplňuje Jakub Gemperle z Ústavu molekulární genetiky AV ČR, v. v. i.
Jakub Gemperle, Domenik Liße, Marie Kappen, Emilie Secret, Mathieu Coppey, Martin Gregor, Christine Menager, Jacob Piehler, Patrick Caswell: Live-cell magnetic manipulation of recycling endosomes reveals their direct effect on actin protrusions to promote invasive migration. Sci Adv 2025 11(27). [pubmed] [doi]
Obrázky schémat magnetické manipulace byly vytvořeny pomocí BioRender.com.
