20.4: Mechanizmy adaptacyjne w komórkach nowotworowych

Komórki nowotworowe kumulują zmiany genetyczne w nienormalnie szybkim tempie z powodu defektów w mechanizmach naprawy DNA. Z ewolucyjnego punktu widzenia taka niestabilność genetyczna jest korzystna dla rozwoju raka. Zmutowane linie komórkowe gromadzą szereg korzystnych mutacji, które przyczyniają się do ich progresji w raka.

Niektóre z zalet, jakie komórki rakowe mają na normalnych komórkach, obejmują – zwiększoną zdolność do podziału bez końcowego różnicowania, indukowania tworzenia nowych naczyń krwionośnych, przezwyciężania hamowania kontaktowego w celu utworzenia dużej masy komórek, ucieczki przed apoptozą oraz inwazji i kolonizacji innych tkanek. Komórki rakowe mają również zwiększoną tolerancję na mutacje i zmieniony metabolizm w celu szybkiej produkcji energii.

Komórki nowotworowe i telomery

Starzenie się komórek na ogół zależy od postępującego skracania się końców chromosomów zwanych telomerami. Komórki wytwarzają enzym odwrotnej transkryptazy zwany telomerazą, który zapobiega skracaniu się telomerów podczas kolejnych cykli podziału komórki. Jednak po pewnej liczbie podziałów komórkowych ekspresja enzymów telomerazy zmniejsza się, popychając komórkę w kierunku apoptozy. Komórki rakowe pokonują tę presję selekcyjną poprzez nadekspresję enzymu telomerazy, umożliwiając komórkom kontynuowanie podziału komórkowego i opóźnienie starzenia się komórek.

Niedotlenienie

Szybko rosnącym guzom musi towarzyszyć szybkie unaczynienie, aby dostarczyć tlen i składniki odżywcze do wszystkich komórek nowotworowych. Ze względu na granicę dyfuzji tlenu, wewnętrzne jądro dużego guza ma niedobór tlenu i dlatego ma niedotlenione środowisko. W tym samym czasie zewnętrzna warstwa komórek, która jest wzbogacona naczyniami krwionośnymi, nadal się namnaża. Wewnętrzne komórki rdzenia powoli zaczynają tracić żywotność z powodu braku tlenu, tworząc gradient żywotności komórek w całej masie guza. Co ciekawe, niedotlenione komórki wykazują wyższą odporność na radioterapię i chemioterapię ze względu na zmniejszoną produkcję reaktywnych form tlenu i zmieniony metabolizm.

Ponadto warunki niedotlenienia indukują ekspresję czynników indukowanych hipoksją (HIF), które modulują ekspresję szerokiego zakresu genów zaangażowanych w angiogenezę, przeżycie i śmierć komórek, metabolizm, adhezję komórka-komórka, przebudowę macierzy zewnątrzkomórkowej, migrację i przerzuty.