Istnieje wiele różnic między komórkami nowotworowymi a normalnymi komórkami. Niektóre różnice są dobrze znane, inne dopiero niedawno odkryto i są mniej dobrze rozumiane. Możesz być zainteresowany tym, jak komórki nowotworowe różnią się od tego, jak radzisz sobie z własnym rakiem lub z kimś bliskim. Dla naukowców zrozumienie, w jaki sposób komórki nowotworowe funkcjonują inaczej niż w przypadku normalnych komórek, stanowi podstawę do opracowania metod leczenia mających na celu pozbycie się komórek nowotworowych bez uszkadzania normalnych komórek.
Pierwsza część tej listy omawia podstawowe różnice między komórkami nowotworowymi a zdrowymi komórkami. Dla tych, którzy są zainteresowani niektórymi trudniejszymi do zrozumienia różnicami, druga część tej listy jest bardziej techniczna.
Krótkie wyjaśnienie białek w organizmie regulujących wzrost komórek jest również pomocne w zrozumieniu komórek nowotworowych. Nasze DNA przenosi geny, które z kolei są wzorem dla białek wytwarzanych w ciele. Niektóre z tych białek są czynnikami wzrostu, chemikaliami, które powodują podział i wzrost komórek. Inne białka działają hamująco na wzrost. Mutacje w poszczególnych genach (na przykład wywołane dymem tytoniowym, promieniowaniem, promieniowaniem ultrafioletowym i innymi substancjami rakotwórczymi) mogą powodować nieprawidłową produkcję białek. Zbyt wiele może być wytwarzanych lub niewystarczająco dużo, albo może być tak, że białka są nieprawidłowe i działają w różny sposób.
Rak jest chorobą złożoną i zwykle jest połączeniem tych nieprawidłowości, które prowadzą do komórki nowotworowej, a nie pojedynczej mutacji lub nieprawidłowości w białku.
Komórki nowotworowe a normalne komórki
Poniżej przedstawiono niektóre z głównych różnic między prawidłowymi komórkami a komórkami nowotworowymi, które z kolei odpowiadają za to, jak złośliwe nowotwory rosną i reagują inaczej na otoczenie niż guzy łagodne.
- Wzrost– Normalne komórki przestają rosnąć (rozmnażać się), gdy jest wystarczająco dużo komórek. Na przykład, jeśli wytwarzane są komórki do naprawy nacięcia w skórze, nowe komórki nie są już produkowane, gdy jest wystarczająco dużo komórek do wypełnienia otworu; po zakończeniu naprawy. Natomiast komórki nowotworowe nie przestają rosnąć, gdy jest ich wystarczająco dużo. Ten ciągły wzrost często powoduje powstanie guza (skupiska komórek nowotworowych). Każdy gen w organizmie zawiera schemat kodujący inne białko. Niektóre z tych białek są czynnikami wzrostu, chemikaliami, które każą komórkom rosnąć i dzielić. Jeśli gen kodujący jedno z tych białek utknie w pozycji "on" przez mutację (onkogen) – białka czynnika wzrostu będą nadal produkowane. W odpowiedzi komórki nadal rosną.
- KomunikacjaKomórki rakowe nie oddziałują z innymi komórkami, jak robią to normalne komórki. Normalne komórki reagują na sygnały wysyłane z innych pobliskich komórek, które zasadniczo mówią: "osiągnąłeś swoją granicę". Kiedy normalne komórki "słyszą" te sygnały, przestają rosnąć. Komórki rakowe nie reagują na te sygnały.
- Naprawa komórek i śmierć komórek– Komórki normalne są albo naprawiane, albo giną (podlegają apoptozie), gdy są uszkodzone lub starzeją się. Komórki rakowe nie są naprawione lub nie podlegają apoptozie. Na przykład, jedno białko o nazwie p53 ma zadanie sprawdzenia, czy komórka jest zbyt zniszczona, aby naprawić, a jeśli tak, to radzi komórce, by się zabiła. Jeśli to białko p53 jest nieprawidłowe lub nieaktywne (na przykład z mutacji w genie p53), wówczas stare lub uszkodzone komórki mogą się rozmnażać. Gen p53 jest jednym z rodzajów genu supresorowego guza, który koduje białka hamujące wzrost komórek.
- Lepkość– Komórki normalne wydzielają substancje, które powodują ich sklejanie się w grupie. Komórki rakowe nie wytwarzają tych substancji i mogą "odpłynąć" do miejsc w pobliżu, lub poprzez układ krwionośny lub układ kanałów limfatycznych do odległych rejonów ciała.
- Zdolność do przerzutu (rozprzestrzeniania)– Komórki normalne pozostają w obszarze ciała, do którego należą. Na przykład komórki płuc pozostają w płucach. Komórki rakowe, ponieważ brakuje im cząsteczki adhezyjne powodujące lepkość, mogą przemieszczać się poprzez układ krwionośny i układ limfatyczny do innych rejonów ciała – mają zdolność do przerzutów. Po przybyciu do nowego regionu (takiego jak węzły chłonne, płuca, wątroba lub kości) zaczynają rosnąć, często tworząc guzy odległe od pierwotnego guza. (Dowiedz się więcej o rozprzestrzenianiu się raka.)
- Wygląd– Pod mikroskopem normalne komórki i komórki nowotworowe mogą wyglądać zupełnie inaczej. W przeciwieństwie do normalnych komórek, komórki nowotworowe często wykazują znacznie większą zmienność rozmiarów komórek – niektóre są większe niż normalnie, a niektóre są mniejsze niż normalnie. Ponadto komórki nowotworowe często mają nieprawidłowy kształt, zarówno komórki, jak i jądra ("mózg" komórki.) Jądro wydaje się większe i ciemniejsze niż normalne komórki. Przyczyną ciemności jest to, że jądro komórek nowotworowych zawiera nadmiar DNA. Z bliska komórki nowotworowe często mają nienormalną liczbę chromosomów, które są rozmieszczone w sposób zdezorganizowany.
- Szybkość wzrostu-Normalne komórki rozmnażają się, a następnie zatrzymują się, gdy występuje wystarczająca ilość komórek. Komórki rakowe rozmnażają się szybko, zanim komórki mają szansę dojrzeć.
- Dojrzewanie-Normalne komórki dojrzewają. Komórki rakowe, ponieważ szybko rosną i dzielą się zanim komórki są w pełni dojrzałe, pozostają niedojrzałe. Lekarze używają terminu niezróżnicowany do opisania niedojrzałych komórek (w przeciwieństwie do różnicowania w celu opisania bardziej dojrzałych komórek). Innym sposobem wyjaśnienia tego jest postrzeganie komórek rakowych jako komórek, które nie "dorastają" i specjalizują się w komórkach dorosłych. Stopień dojrzewania komórek odpowiada stopniowi złośliwości . Nowotwory są klasyfikowane w skali od 1 do 3, przy czym 3 są najbardziej agresywne.Unikanie układu odpornościowego
- – Kiedy normalne komórki ulegną uszkodzeniu, układ odpornościowy (za pośrednictwem komórek zwanych limfocytami) identyfikuje i usuwa je. Komórki nowotworowe są zdolne do uniknięcia (podstępu) układu odpornościowego na tyle długo, aby wyrosły na nowotwór przez ucieczkę przed wykryciem lub przez wydzielanie substancji chemicznych, które inaktywują komórki odpornościowe, które przychodzą na miejsce. Niektóre z nowszych leków immunoterapeutycznych dotyczą tego aspektu komórek nowotworowych.Funkcjonowanie
- -Komórki normalne pełnią funkcję, którą mają wykonywać, podczas gdy komórki rakowe mogą nie funkcjonować. Na przykład normalne białe krwinki pomagają zwalczać infekcje. W białaczce liczba białych krwinek może być bardzo wysoka, ale ponieważ rakowe białe krwinki nie funkcjonują tak, jak powinny, ludzie mogą być bardziej narażeni na infekcje nawet przy podwyższonej liczbie białych krwinek. To samo może dotyczyć produkowanych substancji. Na przykład normalne komórki tarczycy produkują hormon tarczycy. Rakowe komórki tarczycy (rak tarczycy) mogą nie wytwarzać hormonu tarczycy. W tym przypadku organizm może nie mieć wystarczającej ilości hormonu tarczycy (niedoczynność tarczycy) pomimo zwiększonej ilości tkanki tarczycy.Dostarczanie krwi
- -Angiogeneza to proces, w którym komórki przyciągają naczynia krwionośne, aby rosnąć i karmić tkankę. Normalne komórki podlegają procesowi zwanemu angiogenezą jedynie w ramach prawidłowego wzrostu i rozwoju oraz gdy nowa tkanka jest potrzebna do naprawy uszkodzonej tkanki. Komórki rakowe ulegają angiogenezie, nawet gdy wzrost nie jest konieczny. Jeden rodzaj leczenia raka obejmuje stosowanie inhibitorów angiogenezy – leków, które blokują angiogenezę w organizmie, aby powstrzymać rozwój nowotworów.Większe różnice między komórkami nowotworowymi a normalnymi komórkami
Ta lista zawiera dalsze różnice między zdrowymi komórkami a komórkami nowotworowymi. Dla tych, którzy chcą pominąć te punkty techniczne, przejdź do następnej podpozycji opisującej różnice.
Unikanie supresorów wzrostu
- -Komórki normalne są kontrolowane przez supresory wzrostu (guza). Istnieją trzy główne typy genów supresorowych nowotworów, które kodują białka hamujące wzrost. Jeden typ mówi komórkom, aby zwolniły i przestały dzielić. Jeden typ jest odpowiedzialny za naprawianie zmian w uszkodzonych komórkach. Trzeci typ jest odpowiedzialny za apoptozę opisaną powyżej. Mutacje, które powodują dezaktywację któregokolwiek z tych genów supresorów nowotworów, umożliwiają wzrost komórek rakowych bez kontroli.Inwazyjność
- – Komórki normalne nasłuchują sygnałów z sąsiednich komórek i przestają rosnąć, gdy wkraczają w pobliskie tkanki (co nazywa się hamowaniem kontaktowym). Komórki rakowe ignorują te komórki i atakują pobliskie tkanki. Nowotwory łagodne (nienowotworowe) mają włóknistą torebkę. Mogą naciskać na pobliskie tkanki, ale nie atakują / nie mieszają się z innymi tkankami. Komórki nowotworowe natomiast nie respektują granic i atakują tkanki. Powoduje to podobne do palców projekcje, które są często odnotowywane na skanach radiologicznych nowotworów złośliwych. Słowo rak pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego krabowatą inwazję nowotworów do pobliskich tkanek.Źródło energii N – Komórki normalne pobierają większość swojej energii (w formie cząsteczki zwanej ATP) poprzez proces zwany cyklem Krebsa, a jedynie niewielką ilość energii poprzez inny proces zwany glikolizą. Podczas gdy normalne komórki wytwarzają większość swojej energii w obecności tlenu, komórki rakowe wytwarzają większość swojej energii przy braku tlenu. To jest uzasadnienie hiperbarycznych terapii tlenowych, które były stosowane eksperymentalnie (z niezadowalającymi wynikami do tej pory) u niektórych osób z rakiem.
- Śmiertelność / Nieśmiertelność– Komórki normalne są śmiertelne, to znaczy mają długość życia. Komórki nie są zaprojektowane do życia wiecznie i podobnie jak ludzie, w których są obecne, komórki się starzeją. Naukowcy zaczynają przyglądać się temu, co nazywa się telomerami, strukturom, które utrzymują DNA razem na końcu chromosomów, ich roli w chorobie nowotworowej. Jednym z ograniczeń wzrostu w prawidłowych komórkach jest długość telomerów. Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, telomery stają się krótsze. Kiedy telomery stają się zbyt krótkie, komórka nie może już dzielić i komórka umiera. Komórki nowotworowe wymyśliły sposób na odnowienie telomerów, aby mogły dalej dzielić. Enzym o nazwie telomeraza działa, aby wydłużyć telomery tak, aby komórka mogła się dzielić w nieskończoność – w zasadzie stała się nieśmiertelna.
- Zdolność do "chowania się"– Wiele osób zastanawia się, dlaczego rak może powtórzyć się latami, a czasem nawet kilkadziesiąt lat po tym, jak wydaje się, że zniknął (szczególnie w przypadku nowotworów, takich jak rak piersi z dodatnim receptorem estrogenowym). Istnieje kilka teorii, dlaczego nowotwory mogą się powtarzać. Ogólnie uważa się, że istnieje hierarchia komórek nowotworowych, a niektóre komórki (komórki macierzyste raka) mają zdolność opierania się leczeniu i drzemią. Jest to aktywny obszar badań i niezwykle ważny.
- Niestabilność genomu– Komórki normalne mają prawidłowy DNA i normalną liczbę chromosomów. Komórki nowotworowe często mają nieprawidłową liczbę chromosomów, a DNA staje się coraz bardziej nienormalny, ponieważ rozwija wiele mutacji. Niektóre z nich są mutacjami kierowców, co oznacza, że powodują przekształcenie komórek w nowotworowe. Wiele mutacji to mutacje pasażerskie, co oznacza, że nie mają bezpośredniej funkcji dla komórki rakowej. W przypadku niektórych nowotworów określanie, które mutacje są obecne (profilowanie molekularne lub testowanie genów) pozwala lekarzom na stosowanie ukierunkowanych leków, które są ukierunkowane na wzrost raka. Opracowanie terapii celowanych, takich jak inhibitory EGFR w przypadku nowotworów z mutacjami EGFR, jest jednym z najszybciej rosnących i postępujących obszarów leczenia raka.
- Wielokrotne zmiany potrzebne dla komórek, które mogą stać się nowotworoweJak zauważono powyżej, istnieje wiele różnic między normalnymi komórkami a komórkami nowotworowymi. Na uwagę zasługuje również liczba "punktów kontrolnych", które należy ominąć, aby komórka stała się nowotworowa.
Komórka musi mieć czynniki wzrostu, które zachęcają ją do wzrostu nawet wtedy, gdy wzrost nie jest konieczny.
Musi unikać białek, które powodują, że komórki przestają rosnąć i umierają, gdy staną się nienormalne.
- Komórka musi unikać sygnałów z innych komórek,
- Komórki muszą utracić normalną "lepkość" (cząsteczki adhezyjne), które wytwarzają normalne komórki.
- Ogólnie rzecz biorąc, normalne komórki stają się bardzo trudne, co może wydawać się zaskakujące, biorąc pod uwagę, że jeden na dwóch mężczyzn i jedna na trzy kobiety zachoruje na raka w ciągu swojego życia. Wyjaśnienie jest takie, że w normalnym ciele z grubsza trzy miliardy komórek dzielą się każdego dnia. "Wypadki" w reprodukcji komórek spowodowane przez dziedziczność lub czynniki rakotwórcze w środowisku podczas dowolnej z tych podziałów mogą stworzyć komórkę, która po dalszych mutacjach może przekształcić się w komórkę rakową.
- Guzy łagodne a nowotwory złośliwe
Jak zauważono powyżej, istnieje wiele różnic w komórkach nowotworowych i prawidłowych komórkach, które tworzą łagodne lub złośliwe nowotwory. Ponadto istnieją sposoby, w których guzy zawierające komórki nowotworowe lub prawidłowe komórki zachowują się w organizmie. Niektóre z tych dodatkowych różnic zostały odnotowane w tym artykule na temat różnic między nowotworami łagodnymi i złośliwymi.
Pojęcie komórek macierzystych raka
Po omówieniu tych wielu różnic między komórkami nowotworowymi a prawidłowymi komórkami, możesz zastanawiać się, czy istnieją różnice między samymi komórkami rakowymi. To, że może istnieć hierarchia komórek nowotworowych – niektóre mające inne funkcje niż inne – jest podstawą dyskusji na temat komórek macierzystych raka, jak omówiono powyżej.
Nadal nie rozumiemy, jak komórki nowotworowe mogą pozornie ukrywać się przez lata lub dziesięciolecia, a następnie ponownie się pojawić. Niektórzy sądzą, że "generałowie" w hierarchii komórek nowotworowych określani jako rakowe komórki macierzyste mogą być bardziej oporni na leczenie i mają zdolność do uśpienia, gdy inne nowotworowe komórki nowotworowe są eliminowane przez leczenie takie jak chemioterapia. Podczas gdy obecnie traktujemy wszystkie komórki rakowe w guzie jako identyczne, prawdopodobnie w przyszłości leczenie będzie uwzględniało niektóre różnice w komórkach nowotworowych w poszczególnych nowotworach.
Dolna granica różnic między normalnymi komórkami a komórkami nowotworowymi
Wiele osób ulega frustracji, zastanawiając się, dlaczego nie znaleźliśmy jeszcze sposobu na powstrzymanie wszystkich nowotworów. Zrozumienie wielu zmian, które przechodzą komórki w procesie stania się komórką nowotworową, może pomóc wyjaśnić niektóre z nich. Nie ma jednego kroku, ale raczej wiele, które są obecnie rozpatrywane na różne sposoby. Oprócz tego ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że rak nie jest pojedynczą chorobą, ale setkami różnych chorób. Nawet dwa nowotwory, które są takie same pod względem rodzaju i etapu, mogą zachowywać się bardzo różnie. Gdyby w pokoju było 200 osób z tym samym typem i stadium raka, mieliby 200 różnych nowotworów z molekularnego punktu widzenia.
