Rakovina zneužívá mitochondrie, zjistili čeští vědci

V lidském těle probíhá řada procesů, které zajišťují jeho správné fungování. Českým vědcům se nyní podařilo zjistit, že rakovinné buňky umějí jeden z těchto procesů zneužít ve svůj prospěch a on jim umožňuje snadněji se šířit. Dobrou zprávou je, že by to mohlo přispět k vývoji nových postupů protirakovinné léčby.

Pro fungování lidského těla je nezbytné, aby v něm správně probíhaly miliardy procesů na nejrůznějších úrovních. Jedním z nich je takzvaný horizontální mitochondriální transfer. Mitochondrie jsou buněčné organely, vyskytující se v eukaryotických buňkách, jejichž hlavní funkcí je produkce energie pro organismus. Říká se jim proto buněčné „elektrárny“. Délka mitochondrií se pohybuje v rozměrech od 0,5 do 10 µm a jejich tloušťka od 0,3 do 0,5 µm.

MITOCHONDRIE BYLY DŘÍVE BAKTERIEMI
Pravděpodobně se vyvinuly ze samostatně žijících bakterií, které vstoupily do jiných buněk, proto mají dvojitou membránu. Zatímco ta vnější připomíná jedgetické ovoid nebo trubici, vnitřní je zvrásněná, což několikanásobně zvětšuje její plochu. Postupem času se části genomu mitochondrií přesunuly do jádra „hostitelské“ buňky, čímž se na ní staly závislými a samostatného života neschopnými. Jejich proteosyntetický aparát, který tvoří bílkoviny z aminokyselin, však zůstal zachován, o mitochondriích se proto hovoří jako o semiautonomních (polosamostatných) organelách.

AŽ 2000 MITOCHONDRIÍ V JEDINÉ BUŇCE
Mitochondrie se staly nedílnou součástí všech eukaryotických buněk kromě červených krvinek a zrohovatělých buněk. Jejich počet v buňce závisí na její ener potřebě, ale může dosahovat i 2000. Zvláště početné jsou v buňkách s vysokými energetickým nároky vzhledem k procesům, které v nich probíhají, například kontrakce svaloviny, činnost iontových pump či sekreční činnost jaterních buněk. Mitochondrie jsou v buňce buď rozptýlené, nebo se shlukují v místech s velkou spotřebou energie. Pohybují se pomalými kmitavými nebo krouživými pohyby.

DĚLÍ SE NEZÁVISLE NA BUŇCE
Hlavní funkcí mitochondrií je produkce a uvolňování energie ve formě ATP (adenosintrifosfátu), který je zcela zásadní pro fungování všech známých buněk. Tuto funkci realizují mitochondrie systémem biologických oxidací. Mitochondrie dále regulují buněčný metabolismus a plní celou řadu dalších funkcí. Důležitým rozdílem mezi mitochondriemi a jinými organelami je fakt, že mitochondrie jsou schopny vlastní reprodukce bez ohledu na buněčné dělení. Obsahují takzvanou mitochondriální DNA, neúplný genom, neboť některé geny se přesunuly do jádra buňky.

VÝMĚNA MITOCHONDRIÍ MEZI BUŇKAMI
V lidském těle dochází k takzvanému horizontálnímu mitochondriálnímu přenosu (HMT), během kterého si buňky mezi sebou předávají mitochondrie, a to včetně mitochondriální DNA. Přenos může probíhat několika různými způsoby, například prostřednictvím buněčných výběžků, vezikul (malých váčků) nebo přímým spojením buněk. Většinou má dopad nejen na buňku, která mitochondrie získá, ale i na tu, která je ztratí. Tento jev byl rozpoznán až poměrně nedávno, první zmínky o něm se objevily v 90. letech minulého století.

DŮKAZY O MITOCHONDRIÁLNÍM PŘENOSU
Zprvu byl přenos mitochondrií mezi buňkami popsán v systémech in vitro, kde se společně kultivují různé typy buněk. Jedním z klíčových důkazů HMT in vitro byla kokultura mezenchynálních kmenových buněk a buněk nádoru plic s odstraněnou mitochondriální DNA. Průlomem bylo prokázání tohoto přenonoduchý su rovněž in vivo, což se podařilo před deseti lety týmu profesora Jiřího Neužila, vedoucího Laboratoře molekulární terapie Biotechnologického ústavu Akademie věd ČR, ve spolupráci s laboratoří profesora Mikea Berridgeho z Malaghan Institute of Medical Research v novozélandském Wellingtonu.

HMT PROKÁZÁN U ŘADY TĚLNÍCH BUNĚK
Odborníci dokázali, že dochází k horizontálnímu mitochondriálnímu přenosu v nádorovém modelu myši, a propojili tento jev se schopností nádorových buněk tvořit pyrimidiny, stavební kameny DNA a RNA de novo (novou) dráhou. Jev HMT byl následně prokázán v celé řadě systémů. K přenosu mitochondrií dochází z krevních destiček do mezenchynálních kmenových buněk, což vede ke zrychlení hojení ran. Dále mezi makrofágy a T-buňkami, což má za následek posílení činnosti imunitního systému, který pak lépe odolává rozvoji nádorových onemocnění. Případně rovněž mezi podpůrnými buňkami a osteocyty, což přispívá k oddálení nástupu osteoporózy.

VÍCE ZACHRÁNĚNÝCH NEURONŮ PO MRTVICI
Nedávno se dokonce ukázalo, že v rámci normálních fyziologických procesů v těle dochází k neustálému přenosu mitochondrií mezi astrocyty, což jsou pomocné buňky hvězdicovitého tvaru, které zásobují neurony všemi potřebnými látkami, a neurony, a to zřejmě jako prevence rozvoje neurodegenerativních poruch. Ve výzkumu z roku 2016 se podařilo prokázat, že u myší, které prodělaly mrtvici, dodaly astrocyty své mitochondrie ochabujícím neuronům, což zvýšilo počet těchto nervových buněk, které se podařilo zachránit.

ZMÍRNĚNÍ DŮSLEDKU POŠKOZENÍ PLIC
„Plicním buňkám může během krize také prospět mitochondriální podpora,“ říká Jahar Bhattacharya z Kolumbijské univerzity v New Yorku, který se zaměřuje na poškození plic. U myší s těžkým zánětem plic došlo k přenosu mitochondrií od mezenchymálních kmenových buněk, které lze izolovat z různých tkání organismu a mají schopnost sebeobnovy, směrem k plicním buňkám. Buňky s propůjčenými organelami měly díky tomu vyšší koncentraci ATP, který distribuovaly do blízkých buněk, které neobdržely nové mitochondrie.

BUŇKY VOLAJÍCÍ O POMOC
Vědci se domnívají, že buňky s dysfunkčními mitochondriemi mohou znát dokonce způsoby, jak požádat o zdravé mitochondrie od svých sousedů, ačkoli přesné mechanismy, které jsou základem tohoto procesu, zůstávají nejasné. „Začínáme chápat signalizaci, která je s tím spojena,“ říká Clair Creweová, buněčná bioložka z Washingtonské univerzity. Horizontální mitochondriální přenos však může být i zneužit, jak se nyní podařilo prokázat týmu profesora Neužila, a to rakovinnými buňkami. HMT je totiž společným jmenovatelem vzniku přibližně dvaceti typů nádorů.

RAKOVINNÉ BUŇKY ZNEUŽÍVAJÍ HMT
„Nedávný výzkum prokázal, že horizontální přenos mitochondrií je pro řadu nádorů společný a je pro jejich tvorbu velmi důležitý. To, že se jedná o univerzální mechanismus, ukazuje na jeho zásadní roli v biologii nádorových onemocnění a otevírá cestu k novým terapeutickým strategiím,“ vysvětluje profesor Jiří Neužil. Nádorové buňky využívají HMT proto, aby získaly mitochondrie z okolního prostředí, což posílí jejich agresivní vlastnosti a zároveň oslabí imunitu organismu. Závěry studie zveřejnil tým profesora Neužila ve vědeckém časopise Cancer Cell.

SOUBOJ RAKOVINY S IMUNITOU
Podle odborníků je jedním z nejzajímavějších aspektů HMT jeho role při vzájemném působení nádorových buněk a imunitního systému. Nádorové buňky totiž získávají mitochondrie nejen z buněk pojivových tkání, ale také z imunitních T-lymfocytů, čímž je oslabují a zbavují jejich protirakovinné aktivity. Překvapivě to ale funguje i opačně, kdy „vyčerpané“ T-buňky mohou mitochondrie znovu získat, a obnovit tak svou funkci. To ukazuje na dynamický boj mezi nádorem a imunitním systémem.

NOVÉ MOŽNOSTI PROTIRAKOVINNÉ LÉČBY
„Nádor se snaží oslabit imunitní systém, aby pronikl do normální tkáně, přičemž imunitní systém má ještě další možnosti, jak průniku nádorových buněk zabránit. A toto se odehrává v reálných systémech na základě HMT a pomocí mitochondriálních přesunů za použití mezibuněčného systému nanotunýlků (tunnelling nanotubes),“ přibližuje boj mezi rakovinnými a imunitními buňkami lidského těla prof. Neužil. Výsledky studie podle něj otevírají nové možnosti pro pochopení toho, jak nádory unikají imunitnímu dohledu, a mohou proto přispět k vývoji inovativních přístupů v protirakovinné léčbě. 

Zdroj: 21.století, 16. 6. 2025