Развитие молочной железы изучено на клеточном уровне

В стремлении определить и изучить механизмы развития одной из самых распространенных онкологических патологий – рака молочной железы, ученые обратились к механизмам формирования здорового органа. Известно, что ткани молочной железы набирают максимальный объем в период полового созревания организма, подчиняясь действию гормонов. Но то, каким образом протекает этот процесс, долгое время было неизвестным.

Разгадка тайны стала возможной после изобретения инновационных методов исследования – в частности, после разработки конфокальной флуоресцентной микроскопии. По сравнению с классической световой микроскопией, эта методика обладает значительным контрастом и пространственным разрешением, что достигается использованием точечной диафрагмы, размещенной в плоскости изображения и ограничивающей поток фонового рассеянного света.

Таким способом получаются серии изображений на различных глубинах плоскости внутри образца, то есть образец секционируется по глубине. Затем из нескольких серий «снимков» реконструируется трехмерное изображение. Поскольку сканирование и реконструкция осуществляются достаточно быстро, метод широко применяется для того, чтобы визуализировать состояние тканей в динамике. С этой целью его использовали и при наблюдении за развитием молочной железы.

Исследование проводилось сотрудниками Института биотехнологии Хельсинского университета (Финляндия). Рост молочных желез изучался на примере лабораторных мышей. Это первый в истории медицины опыт, когда методы визуализации живых тканей были использованы для визуализации процесса появления молочной железы. Результаты его не так давно были опубликованы в журнале «Клеточная биология».

Многие органы развиваются за счет того, что их клетки увеличиваются в размерах или активно делятся. Но рост молочной железы происходит по другому принципу. Основной процесс, который лежит в основе этого явления – миграция клеток из окружающих тканей внутрь зародыша. Количество одновременно мигрирующих клеток настолько велико, что процесс их миграции напоминает «сворачивание», то есть инвагинацию тканей внутрь, в подлежащую строму.

Сама по себе инвагинация тканей относится к числу фундаментальных механизмов, использующихся при формировании архитектуры многих органов. Но инвагинация, которую наблюдали ученые в процессе роста молочной железы, отличается от этого механизма. Ученые заметили, что во время такой инвагинации периодически появляются и исчезают тонкие удлиненные клетки (кератиноциты), которые окружают почку молочной железы в виде ободка.

Исследователи предположили, что эти клетки, названные кольцевыми, могут быть функционально значимыми для правильного формирования железы. Они пронаблюдали, каким образом кольцевые клетки оказывают сократительную силу, и заметили, что у мышей с нарушенной функцией кольцевых клеток изменялась форма почки молочной железы. Возможно, дальнейшие работы в этом направлении приведут к открытию механизмов возникновения различных патологий молочных желез.

Еще одна особенность, которую удалось заметить финским ученым, заключается в том, что клетки почки молочной железы, в отличие от большинства других производных кожи (таких, как волосяной фолликул или почка зуба), после миграции не делятся в течение нескольких дней. Пока не удалось понять, для чего клеткам нужна такая пауза. Но вполне вероятно, что она имеет большое значение для роста органа.

Таким образом, применение конфокальной флуоресцентной микроскопии помогло понять суть процессов, происходящих при росте молочной железы. Исследователи надеются, что их открытия хотя бы на шаг приблизят человечество к пониманию природы рака и других серьезных патологий этого органа.