Komórki rakowe a komórki normalne: czym się różnią?

Istnieje wiele różnic między komórkami nowotworowymi a normalnymi komórkami. Niektóre z różnic są dobrze znane, podczas gdy inne zostały odkryte dopiero niedawno i są gorzej rozumiane. Możesz być zainteresowany tym, czym różnią się komórki rakowe, gdy radzisz sobie z własnym rakiem lub z rakiem ukochanej osoby.

Dla naukowców zrozumienie, w jaki sposób komórki rakowe funkcjonują inaczej niż normalne komórki, stanowi podstawę do opracowania metod leczenia mających na celu pozbycie się komórek nowotworowych bez uszkadzania normalnych komórek.

Pierwsza część tej listy zawiera omówienie podstawowych różnic między komórkami nowotworowymi a zdrowymi. Dla tych, którzy są zainteresowani niektórymi trudniejszymi do zrozumienia różnicami, druga część tej listy jest bardziej techniczna.

Regulacja wzrostu komórek

Krótkie wyjaśnienie białek w organizmie, które regulują wzrost komórek, jest również pomocne w zrozumieniu komórek rakowych. Nasze DNA zawiera geny, które z kolei są wzorem dla białek wytwarzanych w organizmie.

Niektóre z tych białek są czynnikami wzrostu, związkami chemicznymi, które mówią komórkom, aby dzieliły się i rosły. Inne białka hamują wzrost.

Mutacje w określonych genach (na przykład te spowodowane przez dym tytoniowy, promieniowanie, promieniowanie ultrafioletowe i inne czynniki rakotwórcze) mogą powodować nieprawidłową produkcję białek. Zbyt wiele może być wytwarzanych lub niewystarczająca lub może to oznaczać, że białka są nieprawidłowe i działają inaczej.

Rak jest złożoną chorobą i zwykle jest połączeniem tych nieprawidłowości, które prowadzą do komórki rakowej, a nie pojedynczą mutacją lub nieprawidłowością białkową.

Komórki rakowe a komórki normalne

Poniżej przedstawiono niektóre z głównych różnic między normalnymi komórkami a komórkami nowotworowymi, które z kolei odpowiadają za to, jak nowotwory złośliwe rosną i inaczej reagują na otoczenie niż guzy łagodne.

Wzrost

Normalne komórki przestają rosnąć (rozmnażać się), gdy obecnych jest wystarczająca liczba komórek. Na przykład, jeśli produkuje się komórki w celu naprawy nacięcia w skórze, nowe komórki nie są już produkowane, gdy jest ich wystarczająco dużo, aby wypełnić dziurę (po zakończeniu naprawy).

W przeciwieństwie do tego, komórki rakowe nie przestają rosnąć, gdy jest ich wystarczająco dużo. Ten ciągły wzrost często prowadzi do powstania guza (skupiska komórek rakowych).

Każdy gen w organizmie posiada schemat, który koduje inne białko. Niektóre z tych białek są czynnikami wzrostu - związkami chemicznymi, które każą komórkom rosnąć i dzielić się. Jeśli gen, który koduje jedno z tych białek, utknie w pozycji „on” przez mutację (onkogen), białka czynnika wzrostu będą nadal produkowane. W odpowiedzi komórki nadal rosną.

Komunikacja

Komórki rakowe nie oddziałują z innymi komórkami tak, jak robią to normalne komórki. Normalne komórki reagują na sygnały wysyłane z innych pobliskich komórek, które mówią „osiągnąłeś swoją granicę”. Kiedy normalne komórki „słyszą” te sygnały, przestają rosnąć. Komórki rakowe nie reagują na te sygnały.

Naprawa komórek i śmierć komórki

Normalne komórki są naprawiane lub giną (ulegają apoptozie), gdy są uszkodzone lub starzeją się. Komórki rakowe albo nie są naprawiane, albo nie ulegają apoptozie.

Na przykład jedno białko o nazwie p53 ma za zadanie sprawdzić, czy komórka nie jest zbyt uszkodzona, aby ją naprawić, a jeśli tak, to doradzić komórce, aby się zabiła. Jeśli to białko p53 jest nieprawidłowe lub nieaktywne (na przykład z powodu mutacji w genie p53), wówczas stare lub uszkodzone komórki mogą się rozmnażać.

Gen p53 jest jednym z typów genu supresorowego guza, który koduje białka hamujące wzrost komórek.

Lepkość

Normalne komórki wydzielają substancje, które sprawiają, że łączą się w grupę. Komórki rakowe nie wytwarzają tych substancji i mogą „odpływać” do pobliskich miejsc lub przez krwiobieg lub układ kanałów limfatycznych do odległych obszarów ciała.

Zdolność do przerzutów (rozprzestrzenianie się)

Normalne komórki pozostają w obszarze ciała, do którego należą. Na przykład komórki płuc pozostają w płucach. Niektórym komórkom nowotworowym może brakować cząsteczek adhezyjnych, które powodują lepkość i są w stanie odłączyć się i podróżować przez krwioobieg i układ limfatyczny do innych regionów ciała - mają zdolność do przerzutów.

Gdy dotrą do nowego regionu (takiego jak węzły chłonne, płuca, wątroba lub kości), zaczynają rosnąć, często tworząc guzy odległe od pierwotnego guza.

Wygląd

Pod mikroskopem normalne komórki i komórki rakowe mogą wyglądać zupełnie inaczej. W przeciwieństwie do normalnych komórek, komórki rakowe często wykazują znacznie większą zmienność wielkości komórek - niektóre są większe niż normalnie, a inne mniejsze niż normalnie.

Ponadto komórki rakowe często mają nieprawidłowy kształt, zarówno w komórce, jak i w jądrze („mózgu” komórki). Jądro wydaje się większe i ciemniejsze niż normalne komórki.

Powodem ciemności jest to, że jądro komórek rakowych zawiera nadmiar DNA. Z bliska komórki rakowe często mają nieprawidłową liczbę chromosomów, które są rozmieszczone w sposób zdezorganizowany.

Tempo wzrostu

Normalne komórki rozmnażają się, a następnie zatrzymują się, gdy obecna jest wystarczająca liczba komórek. Komórki rakowe rozmnażają się szybko, zanim komórki miały szansę dojrzeć.

Dojrzewanie

Normalne komórki dojrzewają. Komórki rakowe, ponieważ rosną szybko i dzielą się, zanim komórki osiągną pełną dojrzałość, pozostają niedojrzałe. Lekarze używają terminu niezróżnicowany, aby opisać niedojrzałe komórki (w przeciwieństwie do zróżnicowanych, aby opisać bardziej dojrzałe komórki).

Innym sposobem wyjaśnienia tego jest postrzeganie komórek rakowych jako komórek, które nie „rosną” i nie specjalizują się w komórkach dorosłych. Stopień dojrzewania komórek odpowiada stopniowi raka. Raki są oceniane w skali od 1 do 3, przy czym 3 oznacza najbardziej agresywne.

Unikanie układu odpornościowego

Kiedy normalne komórki ulegają uszkodzeniu, układ odpornościowy (poprzez komórki zwane limfocytami) identyfikuje je i usuwa.

Komórki rakowe są w stanie uciec (oszukać) układ odpornościowy wystarczająco długo, aby wyrosnąć w nowotwór, albo przez uniknięcie wykrycia, albo przez wydzielanie substancji chemicznych, które inaktywują komórki odpornościowe, które pojawiają się na miejscu zdarzenia. Niektóre z nowszych leków immunoterapeutycznych odnoszą się do tego aspektu komórek rakowych.

Funkcjonowanie

Normalne komórki pełnią funkcję, do której są przeznaczone, podczas gdy komórki rakowe mogą nie działać.

Na przykład normalne białe krwinki pomagają zwalczać infekcje. W białaczce liczba białych krwinek może być bardzo wysoka, ale ponieważ rakowe białe krwinki nie działają tak, jak powinny, ludzie mogą być bardziej narażeni na infekcję, nawet przy podwyższonej liczbie białych krwinek.

To samo może dotyczyć produkowanych substancji. Na przykład normalne komórki tarczycy wytwarzają hormon tarczycy. Rakowe komórki tarczycy (rak tarczycy) mogą nie wytwarzać hormonu tarczycy. W takim przypadku organizmowi może brakować wystarczającej ilości hormonu tarczycy (niedoczynność tarczycy) pomimo zwiększonej ilości tkanki tarczycy.

Dopływ krwi

Angiogeneza to proces, w którym komórki przyciągają naczynia krwionośne, aby rosnąć i odżywiać tkankę. Normalne komórki przechodzą proces zwany angiogenezą tylko w ramach normalnego wzrostu i rozwoju oraz gdy potrzebna jest nowa tkanka do naprawy uszkodzonej tkanki.

Komórki rakowe ulegają angiogenezie nawet wtedy, gdy wzrost nie jest konieczny. Jeden rodzaj leczenia raka obejmuje stosowanie inhibitorów angiogenezy - leków, które blokują angiogenezę w organizmie w celu powstrzymania wzrostu guzów.

Więcej różnic

Ta lista zawiera dalsze różnice między zdrowymi komórkami a komórkami rakowymi. Dla tych, którzy chcą pominąć te kwestie techniczne, proszę przejść do następnego podtytułu oznaczonego podsumowaniem różnic.

Unikanie tłumików wzrostu

Normalne komórki są kontrolowane przez supresory wzrostu (guzy). Istnieją trzy główne typy genów supresorowych nowotworów, które kodują białka hamujące wzrost.

Jeden typ mówi komórkom, aby zwolniły i przestały się dzielić. Jeden typ odpowiada za naprawę zmian w uszkodzonych komórkach. Trzeci typ odpowiada za apoptozę, o której mowa powyżej. Mutacje, które powodują inaktywację któregokolwiek z tych genów supresorowych, umożliwiają niekontrolowany wzrost komórek rakowych.

Inwazyjność

Normalne komórki słuchają sygnałów z sąsiednich komórek i przestają rosnąć, gdy wkraczają na pobliskie tkanki (coś, co nazywa się hamowaniem kontaktu). Komórki rakowe ignorują te komórki i atakują pobliskie tkanki.

Łagodne (nienowotworowe) guzy mają włóknistą torebkę. Mogą naciskać na pobliskie tkanki, ale nie atakują / nie mieszają się z innymi tkankami.

Natomiast komórki rakowe nie szanują granic i nie atakują tkanek. Powoduje to projekcje podobne do palców, które często są odnotowywane na obrazach radiologicznych guzów nowotworowych. W rzeczywistości słowo rak pochodzi od łacińskiego słowa oznaczającego kraba, używanego do opisania podobnej do krabów inwazji raka na pobliskie tkanki.

Źródło energii

Normalne komórki otrzymują większość swojej energii (w postaci cząsteczki zwanej ATP) poprzez proces zwany cyklem Krebsa, a tylko niewielką część swojej energii poprzez inny proces zwany glikolizą.

Wiele typów komórek rakowych wytwarza energię poprzez glikolizę pomimo obecności tlenu(Zjawisko Warburga). Zatem rozumowanie hiperbarycznej tlenoterapii jest błędne. Czasami tlen hiperbaryczny może wywołać wzrost raka.

Śmiertelność / nieśmiertelność

Normalne komórki są śmiertelne, to znaczy mają żywotność. Komórki nie są zaprojektowane do życia wiecznego i tak jak ludzie, w których są obecne, komórki starzeją się. Naukowcy zaczynają patrzeć na coś, co nazywa się telomerami, strukturami, które utrzymują razem DNA na końcach chromosomów, pod kątem ich roli w raku.

Jednym z ograniczeń wzrostu w normalnych komórkach jest długość telomerów. Za każdym razem, gdy komórka się dzieli, telomery stają się krótsze. Kiedy telomery stają się zbyt krótkie, komórka nie może się już dzielić i umiera.

Komórki rakowe znalazły sposób na odnowienie telomerów, aby mogły dalej się dzielić. Enzym zwany telomerazą wydłuża telomery, dzięki czemu komórka może dzielić się w nieskończoność - zasadniczo stając się nieśmiertelną.

Możliwość „ukrywania”

Wiele osób zastanawia się, dlaczego rak może nawracać latami, a czasami dekadami po jego zniknięciu (szczególnie w przypadku guzów, takich jak rak piersi z dodatnim receptorem estrogenowym). Istnieje kilka teorii na temat tego, dlaczego nowotwory mogą nawracać.

Ogólnie uważa się, że istnieje hierarchia komórek rakowych, w której niektóre komórki (komórki macierzyste raka) są zdolne do opierania się leczeniu i leżenia w stanie uśpienia. Jest to aktywny obszar badań i niezwykle ważny.

Niestabilność genomu

Normalne komórki mają normalne DNA i normalną liczbę chromosomów. Komórki rakowe często mają nieprawidłową liczbę chromosomów, a DNA staje się coraz bardziej nienormalne w miarę rozwoju wielu mutacji.

Niektóre z nich to mutacje kierujące, co oznacza, że ​​kierują transformacją komórki w nowotworową. Wiele mutacji to mutacje pasażerskie, co oznacza, że ​​nie pełnią one bezpośredniej funkcji dla komórki rakowej.

W przypadku niektórych nowotworów określenie, które mutacje są obecne (profilowanie molekularne lub badanie genów), pozwala lekarzom na stosowanie leków celowanych, które są ukierunkowane na wzrost raka.

Rozwój terapii celowanych, takich jak inhibitory EGFR w przypadku nowotworów z mutacjami EGFR, jest jednym z najszybciej rozwijających się i postępujących obszarów leczenia raka.

Jak komórka staje się rakowa

Jak wspomniano powyżej, istnieje wiele różnic między normalnymi komórkami a komórkami rakowymi. Na uwagę zasługuje również liczba „punktów kontrolnych”, które należy ominąć, aby komórka stała się rakowa:

• Komórka musi mieć czynniki wzrostu, które pobudzają ją do wzrostu nawet wtedy, gdy wzrost nie jest konieczny.
• Komórki muszą unikać białek, które kierują komórkami, aby przestały rosnąć i umierały, gdy staną się nienormalne.
• Komórka musi unikać sygnałów z innych komórek,
• Komórki muszą stracić normalną „lepkość” (cząsteczki adhezyjne), którą wytwarzają normalne komórki.

Ogólnie rzecz biorąc, bardzo trudno jest normalnej komórce stać się rakową, co może wydawać się zaskakujące, biorąc pod uwagę, że jedna na trzy osoby zachoruje na raka w ciągu swojego życia.

Wyjaśnienie jest takie, że w normalnym organizmie około trzech miliardów komórek dzieli się każdego dnia. „Wypadki” w rozmnażaniu się komórek spowodowane dziedziczeniem lub czynnikami rakotwórczymi w środowisku podczas któregokolwiek z tych podziałów mogą spowodować powstanie komórki, która po dalszych mutacjach może przekształcić się w komórkę rakową.

Jak wspomniano powyżej, istnieje wiele różnic w komórkach nowotworowych i normalnych komórkach, które tworzą łagodne lub złośliwe guzy. Ponadto istnieją sposoby, w jakie guzy zawierające komórki rakowe lub normalne komórki zachowują się w organizmie.

Pojęcie komórek macierzystych raka

Po omówieniu tych wielu różnic między komórkami nowotworowymi a normalnymi komórkami, możesz się zastanawiać, czy istnieją różnice między samymi komórkami rakowymi. To, że może istnieć hierarchia komórek rakowych - niektóre pełnią inne funkcje niż inne - jest podstawą dyskusji poświęconych rakowym komórkom macierzystym, jak omówiono powyżej.

Nadal nie rozumiemy, w jaki sposób komórki rakowe mogą pozornie ukrywać się przez lata lub dziesięciolecia, a następnie pojawiać się ponownie. Niektórzy uważają, że „generałowie” w hierarchii komórek rakowych, określani jako rakowe komórki macierzyste, mogą być bardziej odporni na leczenie i mieć zdolność do uśpienia, gdy inne żołnierze komórki rakowe są eliminowane za pomocą terapii, takich jak chemioterapia.

Chociaż obecnie traktujemy wszystkie komórki rakowe w guzie jako identyczne, jest prawdopodobne, że w przyszłości leczenie będzie uwzględniać niektóre różnice w komórkach nowotworowych w pojedynczym guzie.

Słowo od Verywell

Wiele osób jest sfrustrowanych, zastanawiając się, dlaczego nie znaleźliśmy jeszcze sposobu na powstrzymanie wszystkich nowotworów na ich drodze. Zrozumienie wielu zmian, jakie zachodzą w komórce w procesie stawania się komórką rakową, może pomóc wyjaśnić część złożoności. Nie ma jednego kroku, a raczej wiele, które są obecnie rozpatrywane na różne sposoby.

Ponadto rak to nie pojedyncza choroba, ale setki różnych chorób. A nawet dwa raki, które są takie same pod względem typu i stadium, mogą zachowywać się bardzo różnie. Gdyby w pomieszczeniu znajdowało się 200 osób z tym samym typem i stopniem zaawansowania raka, mieliby oni 200 różnych nowotworów z molekularnego punktu widzenia.

Warto jednak wiedzieć, że kiedy dowiadujemy się więcej o tym, co sprawia, że ​​komórka rakowa jest komórką rakową, zyskujemy więcej wglądu w to, jak powstrzymać tę komórkę przed rozmnażaniem, a być może nawet dokonując przejścia do przekształcenia się w komórkę rakową w pierwszej miejsce.

W tej dziedzinie dokonuje się już postęp, ponieważ opracowywane są terapie celowane, które rozróżniają komórki nowotworowe od normalnych komórek w ich mechanizmie.

Badania nad immunoterapią są równie ekscytujące, ponieważ znajdujemy sposoby „stymulowania” naszego własnego układu odpornościowego, aby robił to, co już umie - znajdować komórki rakowe i je eliminować.

Dowiedzenie się, w jaki sposób komórki rakowe „maskują się” i chowają, zaowocowało lepszymi metodami leczenia i - nierzadko - całkowitymi remisjami u niektórych osób z najbardziej zaawansowanymi guzami litymi.