Rakovinové buňky vs. normální buňky: Jak se liší?

Mezi rakovinnými buňkami a normálními buňkami existuje mnoho rozdílů. Některé rozdíly jsou dobře známé, zatímco jiné byly objeveny teprve nedávno a jsou méně dobře pochopeny. Možná vás bude zajímat, jak se rakovinné buňky liší, když se vyrovnáváte s vlastní rakovinou nebo rakovinou milovaného člověka.

Pro vědce je pochopení toho, jak rakovinné buňky fungují odlišně od normálních buněk, základem pro vývoj léčby určené k zbavení těla rakovinných buněk bez poškození normálních buněk.

První část tohoto seznamu pojednává o základních rozdílech mezi rakovinnými buňkami a zdravými buňkami. Pro ty, kteří se zajímají o některé z obtížněji pochopitelných rozdílů, je druhá část tohoto seznamu více technická.

Regulace buněčného růstu

Stručné vysvětlení proteinů v těle, které regulují buněčný růst, je také užitečné při porozumění rakovinným buňkám. Naše DNA nese geny, které jsou zase plánem proteinů produkovaných v těle.

Některé z těchto proteinů jsou růstové faktory, chemikálie, které buňkám říkají, aby se dělily a rostly. Jiné bílkoviny potlačují růst.

Mutace v konkrétních genech (například ty, které jsou způsobeny tabákovým kouřem, zářením, ultrafialovým zářením a jinými karcinogeny) mohou vést k abnormální produkci proteinů. Může jich být produkováno příliš mnoho nebo málo, nebo se může stát, že proteiny jsou abnormální a fungují odlišně.

Rakovina je komplexní onemocnění a obvykle jde o kombinaci těchto abnormalit, které vedou k rakovinným buňkám, spíše než o jedinou mutaci nebo abnormalitu proteinu.

Rakovinové buňky vs. normální buňky

Níže uvádíme některé z hlavních rozdílů mezi normálními a rakovinnými buňkami, které zase vysvětlují, jak zhoubné nádory rostou a reagují odlišně na své okolí než benigní nádory.

Růst

Když je přítomno dostatek buněk, normální buňky přestanou růst (reprodukovat). Například pokud se vytvářejí buňky k opravě řezu v kůži, nové buňky se již nevyrábějí, pokud je k dispozici dostatek buněk k vyplnění díry (po dokončení opravy).

Naproti tomu rakovinné buňky nepřestávají růst, když je v nich dostatek buněk. Tento pokračující růst má často za následek vznik nádoru (shluk rakovinných buněk).

Každý gen v těle nese plán, který kóduje jiný protein. Některé z těchto proteinů jsou růstové faktory - chemikálie, které buňkám říkají, aby rostly a dělily se. Pokud je gen, který kóduje jeden z těchto proteinů, zaseknutý mutací (onkogenem) v poloze „on“, proteiny růstového faktoru se produkují i ​​nadále. V reakci na to buňky nadále rostou.

Sdělení

Rakovinové buňky neinteragují s jinými buňkami jako normální buňky. Normální buňky reagují na signály odeslané z jiných blízkých buněk, které v zásadě říkají „dosáhli jste své hranice“. Když normální buňky tyto signály „slyší“, přestanou růst. Rakovinové buňky na tyto signály nereagují.

Oprava buňky a smrt buňky

Normální buňky jsou buď opraveny, nebo zemřou (podstoupí apoptózu), když jsou poškozené nebo zestárnou. Rakovinné buňky buď nejsou opraveny, nebo nepodstoupí apoptózu.

Například jeden protein zvaný p53 má za úkol zkontrolovat, zda je buňka příliš poškozená na opravu, a pokud ano, doporučit jí, aby se zabila. Pokud je tento protein p53 abnormální nebo neaktivní (například z mutace v genu p53), pak se staré nebo poškozené buňky mohou reprodukovat.

Gen p53 je jeden typ tumor supresorového genu, který kóduje proteiny, které potlačují růst buněk.

Lepkavost

Normální buňky vylučují látky, díky nimž se drží pohromadě ve skupině. Rakovinné buňky tyto látky nedokážou vyrobit a mohou „odplávat“ do blízkých míst nebo přes krevní oběh nebo systém lymfatických kanálů do vzdálených oblastí v těle.

Schopnost metastazovat (šíření)

Normální buňky zůstávají v oblasti těla, kam patří. Například plicní buňky zůstávají v plicích. Některé rakovinné buňky mohou postrádat adhezní molekuly, které způsobují lepivost, a jsou schopné se oddělit a cestovat krevním řečištěm a lymfatickým systémem do jiných oblastí těla - mají schopnost metastázovat.

Jakmile dorazí do nové oblasti (jako jsou lymfatické uzliny, plíce, játra nebo kosti), začnou růst a často tvoří nádory daleko od původního nádoru.

Vzhled

Normální buňky a rakovinné buňky mohou pod mikroskopem vypadat úplně jinak. Na rozdíl od normálních buněk rakovinné buňky často vykazují mnohem větší variabilitu velikosti buněk - některé jsou větší než normální a jiné menší než normální.

Kromě toho mají rakovinné buňky často abnormální tvar, a to jak buňky, tak jádra („mozek“ buňky.) Jádro se jeví větší a tmavší než normální buňky.

Důvod temnoty spočívá v tom, že jádro rakovinných buněk obsahuje přebytek DNA. Zblízka mají rakovinné buňky často abnormální počet chromozomů, které jsou uspořádány neuspořádaně.

Tempo růstu

Normální buňky se samy reprodukují a poté se zastaví, když je k dispozici dostatek buněk. Rakovinné buňky se rychle množí dříve, než mají šanci dozrát.

Zrání

Normální buňky dozrávají. Rakovinné buňky, protože rychle rostou a dělí se, než jsou buňky zcela zralé, zůstávají nezralé. Lékaři používají termín nediferencovaný k popisu nezralých buněk (na rozdíl od diferencovaného k popisu zralejších buněk.)

Dalším způsobem, jak to vysvětlit, je pohlížet na rakovinné buňky jako na buňky, které „nevyrostou“ a specializují se na dospělé buňky. Stupeň zrání buněk odpovídá stupni rakoviny. Rakoviny jsou klasifikovány na stupnici od 1 do 3, přičemž 3 jsou nejagresivnější.

Vyhýbání se imunitnímu systému

Když dojde k poškození normálních buněk, imunitní systém (prostřednictvím buněk nazývaných lymfocyty) je identifikuje a odstraní.

Rakovinné buňky jsou schopny se vyhnout (oklamat) imunitní systém dostatečně dlouho na to, aby vyrostly v nádor, a to buď uniknutím detekce, nebo vylučováním chemikálií, které inaktivují imunitní buňky, které přicházejí na scénu. Některé z novějších imunoterapeutických léků se zabývají tímto aspektem rakovinných buněk.

Fungující

Normální buňky plní funkci, kterou mají vykonávat, zatímco rakovinné buňky nemusí být funkční.

Například normální bílé krvinky pomáhají bojovat proti infekcím. U leukémie může být počet bílých krvinek velmi vysoký, ale protože rakovinné bílé krvinky nefungují tak, jak by měly, mohou být lidé vystaveni vyššímu riziku infekce i při zvýšeném počtu bílých krvinek.

Totéž může platit o produkovaných látkách. Například normální buňky štítné žlázy produkují hormon štítné žlázy. Rakovinné buňky štítné žlázy (rakovina štítné žlázy) nemusí produkovat hormon štítné žlázy. V tomto případě může tělo postrádat dostatek hormonu štítné žlázy (hypotyreóza) navzdory zvýšenému množství tkáně štítné žlázy.

Dodávka krve

Angiogeneze je proces, kterým buňky přitahují krevní cévy k růstu a výživě tkáně. Normální buňky procházejí procesem nazývaným angiogeneze pouze jako součást normálního růstu a vývoje a když je potřeba nová tkáň k opravě poškozené tkáně.

Rakovinné buňky procházejí angiogenezí, i když růst není nutný. Jeden typ léčby rakoviny zahrnuje použití inhibitorů angiogeneze - léků, které blokují angiogenezi v těle ve snaze zabránit růstu nádorů.

Další rozdíly

Tento seznam obsahuje další rozdíly mezi zdravými a rakovinnými buňkami. Pro ty, kteří chtějí tyto technické body přeskočit, přeskočte na následující podnadpis se shrnutím rozdílů.

Vyhýbání se supresorům růstu

Normální buňky jsou řízeny supresory růstu (nádoru). Existují tři hlavní typy tumor supresorových genů, které kódují proteiny, které potlačují růst.

Jeden typ říká buňkám, aby zpomalily a přestaly se dělit. Jeden typ je zodpovědný za zafixování změn v poškozených buňkách. Třetí typ má na starosti výše uvedenou apoptózu. Mutace, které vedou k deaktivaci některého z těchto tumor supresorových genů, umožňují rakovinovým buňkám růst nekontrolovaně.

Invazivita

Normální buňky naslouchají signálům ze sousedních buněk a přestávají růst, když zasahují do okolních tkání (něco, čemu se říká kontaktní inhibice). Rakovinové buňky tyto buňky ignorují a napadají okolní tkáně.

Benigní (nerakovinové) nádory mají vláknitou tobolku. Mohou tlačit proti okolním tkáním, ale nenapadají / nemísí se s jinými tkáněmi.

Rakovinné buňky naopak nerespektují hranice a napadají tkáně. To má za následek prstové projekce, které jsou často zaznamenány na rentgenových vyšetřeních rakovinných nádorů. Slovo rakovina ve skutečnosti pochází z latinského slova pro kraba, které se používá k popisu krabovité invaze rakoviny do okolních tkání.

Zdroj energie

Normální buňky získávají většinu své energie (ve formě molekuly zvané ATP) procesem zvaným Krebsův cyklus a jen malé množství jejich energie jiným procesem zvaným glykolýza.

Mnoho typů rakovinných buněk produkuje svou energii glykolýzou navzdory přítomnosti kyslíku(Warburgův fenomén). Důvod hyperbarické kyslíkové terapie je tedy chybný. Hyperbarický kyslík může někdy vyvolat růst rakoviny.

Úmrtnost / nesmrtelnost

Normální buňky jsou smrtelné, to znamená, že mají životnost. Buňky nejsou navrženy tak, aby žily věčně, a stejně jako lidé, v nichž jsou přítomni, buňky stárnou. Vědci začínají zkoumat něco, co se nazývá telomery, struktury, které drží DNA pohromadě na konci chromozomů, pro jejich roli v rakovině.

Jedním z omezení růstu v normálních buňkách je délka telomer. Pokaždé, když se buňka rozdělí, telomery se zkrátí. Když se teloméry stanou příliš krátkými, buňka se již nemůže rozdělit a buňka zemře.

Rakovinné buňky přišly na způsob, jak obnovit telomery, aby se mohly dále dělit. Enzym zvaný telomeráza pracuje na prodloužení telomer tak, aby se buňka mohla dělit donekonečna - v podstatě se stala nesmrtelnou.

Schopnost „Skrýt“

Mnoho lidí se diví, proč se rakovina může opakovat roky a někdy i desítky let poté, co se zdá, že je pryč (zejména u nádorů, jako jsou rakoviny prsu s pozitivním účinkem na estrogenové receptory). Existuje několik teorií o tom, proč se rakovina může opakovat.

Obecně se předpokládá, že existuje hierarchie rakovinných buněk, přičemž některé buňky (rakovinové kmenové buňky) mají schopnost odolat léčbě a ležet spící. Jedná se o aktivní oblast výzkumu a je nesmírně důležitá.

Genomická nestabilita

Normální buňky mají normální DNA a normální počet chromozomů. Rakovinné buňky mají často abnormální počet chromozomů a DNA se stává stále více abnormální, protože se u ní vyvine mnoho mutací.

Některé z nich jsou mutacemi řidičů, což znamená, že řídí transformaci buňky tak, aby byla rakovinová. Mnoho z mutací je mutací pro cestující, což znamená, že nemají přímou funkci pro rakovinovou buňku.

U některých typů rakoviny umožňuje určení, které mutace řidiče jsou přítomny (molekulární profilování nebo testování genů), lékaři používat cílené léky, které se konkrétně zaměřují na růst rakoviny.

Vývoj cílených terapií, jako jsou inhibitory EGFR pro rakoviny s mutacemi EGFR, je jednou z rychle rostoucích a postupujících oblastí léčby rakoviny.

Jak se buňka stává rakovinnou

Jak bylo uvedeno výše, existuje mnoho rozdílů mezi normálními a rakovinnými buňkami. Pozoruhodný je také počet „kontrolních bodů“, které je třeba obejít, aby se buňka stala rakovinovou:

• Buňka musí mít růstové faktory, které ji podněcují k růstu, i když růst není nutný.
• Buňky se musí vyhnout bílkovinám, které směrují buňky, aby zastavily růst a zemřely, když se stanou abnormálními.
• Buňka se musí vyhnout signálům z jiných buněk,
• Buňky musí ztratit normální „lepivost“ (adhezní molekuly), kterou normální buňky produkují.

Celkově vzato je pro normální buňku velmi obtížné stát se rakovinnou, což se může zdát překvapivé, když uvážíme, že u každého třetího člověka se rakovina za celý život rozvine.

Vysvětlení spočívá v tom, že v normálním těle se každý den dělí zhruba tři miliardy buněk. „Nehody“ v reprodukci buněk způsobené dědičností nebo karcinogeny v prostředí během kteréhokoli z těchto rozdělení mohou vytvořit buňku, která se po dalších mutacích může vyvinout v rakovinnou buňku.

Jak je uvedeno výše, existuje mnoho rozdílů v rakovinných buňkách a normálních buňkách, které tvoří buď benigní nebo maligní nádory. Kromě toho existují způsoby, jak se nádory obsahující rakovinné buňky nebo normální buňky chovají v těle.

Koncept kmenových buněk rakoviny

Po projednání těchto mnoha rozdílů mezi rakovinovými buňkami a normálními buňkami vás možná zajímá, zda existují rozdíly mezi samotnými rakovinnými buňkami. To, že může existovat hierarchie rakovinných buněk - některé mají odlišné funkce než jiné -, je základem diskusí zaměřených na rakovinové kmenové buňky, jak je popsáno výše.

Stále nechápeme, jak se rakovinné buňky mohou zdánlivě skrývat roky nebo desetiletí a pak se znovu objevit. Někteří se domnívají, že „generálové“ v hierarchii rakovinných buněk označovaných jako rakovinové kmenové buňky mohou být odolnější vůči léčbě a mají schopnost ležet spící, když jsou jiné rakovinné buňky vojáka eliminovány léčbou, jako je chemoterapie.

I když v současné době považujeme všechny rakovinné buňky v nádoru za identické, je pravděpodobné, že v budoucnu bude léčba dále zohledňovat některé rozdíly v rakovinových buňkách v jednotlivém nádoru.

Slovo od Verywella

Mnoho lidí je frustrovaných a přemýšlejí, proč jsme dosud nenašli způsob, jak zastavit všechny druhy rakoviny v jejich stopách. Porozumění mnoha změnám, kterými buňka prochází v procesu vzniku rakovinné buňky, může pomoci vysvětlit některé složitosti. Neexistuje jeden krok, ale spíše mnoho, které jsou v současné době řešeny různými způsoby.

Rakovina navíc není jedinou chorobou, ale spíše stovkami různých nemocí. A dokonce i dva druhy rakoviny, které jsou stejné z hlediska typu a stádia, se mohou chovat velmi odlišně. Pokud by v místnosti bylo 200 lidí se stejným typem a stádiem rakoviny, měli by z molekulárního hlediska 200 různých druhů rakoviny.

Je však užitečné vědět, že když se dozvídáme více o tom, co dělá z rakovinné buňky rakovinnou buňku, získáme více vhledu do toho, jak zastavit reprodukci této buňky a možná dokonce udělat přechod k tomu, aby se z ní stala rakovinová buňka v první místo.

V této oblasti již dochází k pokroku, protože se vyvíjejí cílené terapie, které ve svém mechanismu rozlišují mezi rakovinnými buňkami a normálními buňkami.

A výzkum imunoterapie je stejně vzrušující, protože nacházíme způsoby, jak „stimulovat“ náš vlastní imunitní systém k tomu, co již umí - najít rakovinné buňky a eliminovat je.

Zjistit, jak se rakovinové buňky „maskují“ a skrývají, vedlo u některých lidí s nejpokročilejšími solidními nádory k lepší léčbě a neobvykle k úplné remisi.