Мембранные пузырьки, в которых клетки передают друг другу химические сигналы, можно использовать в медицинских целях.

Наши клетки общаются по-разному, и если между ними, например, есть какое-то мало-мальски большое расстояние, то клетки либо просто выделяют сигнальные вещества наружу в расчете, что они доплывут до получателя, либо упаковывают сообщение в особые мембранные пузырьки. Они называются везикулами – добравшись до другой клетки, они садятся на ее внешнюю мембрану, и содержимое посылки оказывается в цитоплазме.

Внеклеточные пузырьки-везикулы. (Фото: Science.)

Пузырьки-везикулы, сформированные клетками нейробластомы: слева – изображение с электронного микроскопа, справа – со сканирующего электронного микроскопа. (Фото: Marina O. Gomzikova et al., Oncotarget, 2017.)

Сообщения в везикулах могут быть разные, однако известно, что клетка упаковывает в такие посылки вещества, которые сама же чаще всего и использует. Это значит, например, что стволовые клетки отправляют по везикулярной почте молекулы, которые стимулируют клеточное деление и некоторые другие процессы, свойственные стволовым клеткам.

Теперь представим, что в какой-то ткани возникли проблемы, что в каком-то органе нужно срочно заменить погибшие клетки новыми, а собственных ресурсов органа почему-то не на это не хватает. В таком случае, если мы заставим какие-нибудь другие клетки послать туда химическую посылку, то проблему удастся решить быстрее. Иными словами, мембранные везикулы, которые клетки выделяют из себя, могли бы сыграть большую роль в медицине.

Действительно, их терапевтический потенциал уже успели оценить в экспериментах, в которых моделировались повреждения почек, сердца, печени и даже нервной ткани. Было бы очень удобно, если бы такие «посылки» можно было нарабатывать в лаборатории, чтобы потом применять в нужное время в нужном месте.

Некоторые вещества побуждают клетки выделять везикулы – к таким веществам относится цитохалазин В. Это токсин из грибов, который легко проникает в клетку и парализует некоторые процессы, связанные со сборкой и разборкой цитоскелета, вследствие чего, как мы только что сказали, клетки производят много мембранных пузырьков-«посылок».

Такие пузырьки, возникшие из-за цитохалазина, так же, как и обычные везикулы, вполне способны взаимодействовать с другими клетками – они несут на себе все необходимые рецепторы и аппарат «стыковки». Их можно собрать, заправить каким-нибудь веществом – например, молекулами лекарства или наночастицами – и отправить в организм.

Но что насчет их собственных свойств – несут ли они собственные вещества клетки, или из-за такого способа получения мембранные посылки теряют биологическую активность? Сотрудники Казанского университета вместе с коллегами из нескольких зарубежных научных центров использовали цитохалазин В на клетках нейробластомы человека.

Нейробластомная опухоль формирует в себе много кровеносных сосудов, а это значит, что ее клетки содержат много соответствующих сигнальных веществ; известно, что стволовые клетки соединительной ткани, оказавшись рядом с клетками нейробластомы, начинают активно строить капилляры.

В статье в Oncotarget Альберт Ризванов и его коллеги пишут, что везикулы, которые клетки нейробластомы активно выделяли под действием цитохалазина, по биологической активности оказались ровно такими же, как и ожидалось – они побуждали стволовые клетки к строительству сосудистой сети. В сигнальных «посылках» было много фактора роста эндотелия сосудов (этот белок активирует формирование кровеносных сосудов), по размеру и по другим параметрам они также были схожи с обычными везикулами.

Конечно, в данном случае эксперименты ставили со злокачественными клетками, однако результаты позволяют с уверенностью предполагать, что и все прочие типы клеток можно также «доить» цитохалазином. И если мы знаем, что вещество из какого-то типа клеток может помочь другому типу клеток, то нам не нужно манипулировать целыми клетками, переносить их из одного места в другое, опасаясь при этом побочных эффектов – достаточно воспользоваться везикулярной почтой, ведь мембранные пузырьки для того и нужны, чтобы передавать сообщения.

Те же раковые клетки не только заставляют другие клетки формировать сосуды для опухоли – известно, что они также рассылают особые сообщения, которые либо превращают здоровую клетку в раковую, либо готовят здоровую ткань к прибытию опухолевых метастазов. Но и раковые клетки, в свою очередь, можно бомбардировать сигналами от других клеток, которые будут понуждать их к гибели, и вполне вероятно, что противоопухолевая «пузырьковая терапия» в скором времени появится и в клинике.