w czasie, który zajmie ci przeczytanie tego artykułu, miliony komórek twojego ciała zginą poprzez mechanizm samozniszczenia znany jako programowana śmierć komórki. Proces ten jest częścią normalnego zdrowego funkcjonowania organizmu i służy do wyeliminowania komórek, które nie są już potrzebne lub które zostały uszkodzone w taki sposób, że ich dalsze istnienie może być zagrożeniem.
podczas naszego rozwoju od pojedynczych zapłodnionych komórek po zarodki i nie tylko, programowana śmierć komórek odgrywa istotną rolę w rzeźbieniu struktur anatomicznych.
pomaga formować wszystkie części naszego ciała od naszych palców u rąk i nóg (umierające komórki zabierają taśmę między palcami, gdy się rozwijamy) do złożonej sieci połączeń między neuronami w naszych mózgach. Dla rozwijającego się zarodka śmierć niektórych komórek jest tak samo ważna jak przetrwanie innych.
kiedy jesteśmy w pełni dorośli, programowana śmierć komórek odgrywa ważną rolę w ciągłej odnowie tkanek, takich jak szpik kostny i wyściółka jelit. Działa również jako mechanizm nadzoru-odchwaszczania komórek, które zostały zagrożone przez infekcję wirusową lub mutację genetyczną.
apoptoza, jeden z głównych mechanizmów programowanej śmierci komórki, bierze swoją nazwę od greckiego słowa używanego do opisania zrzucania liści lub płatków. Po raz pierwszy został zidentyfikowany w połowie XIX wieku, ale nasze współczesne rozumienie go pochodzi z 1972 roku i pionierskich prac Johna Kerra, Andrew Wyllie i Alastaira Currie, pracujących wówczas na Uniwersytecie w Aberdeen.
schludny system usuwania
wykazali oni, że podczas tego procesu zawartość martwych komórek jest starannie pakowana w celu wchłonięcia do recyklingu przez wyspecjalizowane krwinki białe. Ten bardzo skuteczny system usuwania odpadów jest ważny, ponieważ wszelkie wycieki z zawartości komórki mogą spowodować uszkodzenie otaczającej tkanki przez wywołanie stanu zapalnego.
teraz wiemy, że proces apoptozy jest złożonym łańcuchem zdarzeń, który obejmuje wiele różnych enzymów i białek. Zaczyna się od sygnału, że coś jest nie tak z komórką lub że stała się zbędna. Czasami sygnał do śmierci jest wytwarzany przez układ odpornościowy, ale może pojawić się w samej skazanej komórce.
wiadomość, że komórka musi umrzeć, następnie Kaskada w dół, aby aktywować enzymy, zwane kaspazami, które leżały w niej uśpione. Ci „katowie” rozpoczynają następnie proces demontażu komórki zgodnie z genetycznie zakodowanym programem, a dramat rozwija się zgodnie z wcześniej ustaloną sekwencją.
jednak tak jak ważne jest, aby niepożądane lub potencjalnie szkodliwe komórki zostały usunięte, tak ważne jest również, aby zdrowe komórki nie były niepotrzebnie eliminowane. Komórki wytwarzają zatem również sygnały przetrwania, które są w stanie zakłócić wiadomość o popełnieniu samobójstwa, i to jest precyzyjnie dostrojona równowaga między sygnałami śmierci i przetrwania, które ostatecznie decydują o losie komórki.
zaburzona równowaga
w raku, co najważniejsze, delikatna równowaga między podziałem komórki a śmiercią komórki zostaje zakłócona na korzyść zbyt dużego podziału i zbyt małej śmierci. Zaburzenie apoptozy jest wspólne dla wszystkich nowotworów, ponieważ niekontrolowana proliferacja komórek, która jest charakterystyczna dla choroby – na przykład powodująca nowotwory – zwykle byłaby czynnikiem inicjującym program autodestrukcji apoptozy.
normalnie funkcjonująca apoptoza prowadziłaby zatem do śmierci komórek nowotworowych, zanim mogłyby one wyrządzić jakąkolwiek szkodę. Ale zamiast tego komórki nowotworowe tłumią apoptozę, zakłócając sygnały, które mówią komórce, aby się zniszczyła, lub zwiększając sygnały, które mówią jej, aby przetrwała.
tłumienie apoptozy przez komórki nowotworowe może utrudnić leczenie, ponieważ z definicji komórki te są trudniejsze do zabicia. Jednak nowotwory zależą od nieaktywnych szlaków apoptotycznych dla ich przeżycia i jest to podatność, która może być wykorzystana w leczeniu raka. Reaktywacja tych szlaków i komórki nowotworowe mogą umrzeć.
naukowcy opracowali już leki przeciwnowotworowe, które mogą to zrobić, albo przez tłumienie sygnałów przeżycia, albo przez przywrócenie funkcji tych powodujących śmierć, z obiecującymi wynikami.
ta praca jest jeszcze we wczesnych latach, a jednym z głównych wyzwań do pokonania jest szeroki zakres różnych sposobów, w jakie komórki nowotworowe znajdują się w celu zakłócenia apoptozy – użyj leku, aby odciąć jedną z nich, a komórki nowotworowe mogą, podobnie jak hydra, przetrwać, zaczynając używać innej.
niemniej jednak przeszliśmy długą drogę w ciągu ostatnich czterech dekad i gdy udoskonalimy naszą wiedzę na temat złożonych obwodów układu apoptotycznego, opracowane zostaną bardziej skuteczne metody leczenia raka.