Определение того, как раковые клетки становятся агрессивными
Часто самый смертельный риск заболевания представляет распространение рака, а не исходная опухоль.
«И все же метастазирование — один из наиболее плохо изученных аспектов биологии рака» , — говорит Камен Симеонов, доктор медицинских наук. студент Медицинской школы Перельмана Пенсильванского университета.
В новом исследовании команда под руководством Симеонова и профессора Школы ветеринарной медицины Кристофера Ленгнера сделала шаги к углублению этого понимания, отслеживая развитие метастатических клеток . В их работе использовалась модель рака поджелудочной железы на мышах и передовые методы для отслеживания происхождения и паттернов экспрессии генов отдельных раковых клеток. Они обнаружили спектр агрессии в возникших клетках, с клетками, которые, вероятно, оставались на месте в первичной опухоли на одном конце, и те, которые с большей вероятностью переместились в новые места и колонизировали другие ткани на другом конце.
Исследователи обнаружили, что из клеток, которые в конечном итоге стали метастатическими и выросли в тканях и органах за пределами поджелудочной железы, большинство имеют общую линию происхождения.
«Создав точный инструмент для исследования метастазов рака in vivo, мы можем наблюдать ранее недоступные типы информации», — говорит Симеонов. «Мы смогли использовать этот метод отслеживания клонов для ранжирования клеток в зависимости от того, насколько они метастатичны, а затем связать эти различия в поведении с изменениями экспрессии генов ».
Результаты группы, опубликованные в журнале Cancer Cell , предполагают, что не только генетические мутации могут способствовать распространению рака; результаты профилирования одноклеточной РНК подчеркивают, что паттерны экспрессии генов — которые клетки генов включают и выключают — играют ключевую роль в исходах болезней.
Слияние новых техник
Хотя ученые охарактеризовали сотни генетических мутаций, связанных с превращением нормальных клеток в раковые, они не добились такого же успеха в выявлении мутаций, которые превращают раковые клетки в метастазы.
Одна из возможностей может заключаться в том, что процесс зависит от факторов, отличных от мутаций, или от такого количества сгруппированных вместе аномалий, что сигнатуру трудно устранить.
Чтобы лучше понять биологические изменения, сопровождающие метастазирование, Симеонов, Ленгнер и его коллеги стремились тщательно отслеживать этот процесс, используя развивающееся штрих-кодирование, также называемое отслеживанием клонов CRISPR, которое позволяет реконструировать семейные деревья клеток. Они соединили это с секвенированием одноклеточной РНК, чтобы получить картину включения генов в каждой клетке.
Чтобы отследить родословную, исследователи разработали новый метод с использованием CRISPR / Cas9 для мутагенизации синтетически введенных последовательностей ДНК, служащих клеточными штрих-кодами. Эти сконструированные раковые клетки затем вводили мыши и давали возможность метастазировать. Пока рак развивается и распространяется у мыши-хозяина, клеточные штрих-коды случайным образом «редактируются» с помощью CRISPR / Cas9. По словам Симеонова, полученные шаблоны редактирования штрих-кода могут быть использованы «для реконструкции филогенетических деревьев раковых клеток по мере их распространения и метастазирования по всему телу».
