Исследователи НИЛ OpenLab «Генные и клеточные технологии» Института фундаментальной медицины и биологии Казанского федерального университета смоделировали метастатический очаг опухоли нейробластомы и испытали на нем противоопухолевый препарат.

Научные результаты представлены в статье, опубликованной несколько дней назад в журнале Bioengineering.

«Нейробластома – одна из самых распространенных разновидностей солидных опухолей, характерных для детей младшего возраста. При неблагоприятном течении болезни более чем у половины пациентов наблюдаются многочисленные метастазы в костном мозге, лимфатических узлах. Кроме того, эта опухоль характеризуется высокой вероятностью развития устойчивости к химиопрепаратам. Исследования доказали, что здоровое микроокружение опухолевых клеток поддерживает их выживаемость и дает время на формирование лекарственной устойчивости», – объясняет руководитель OpenLab «Генные и клеточные технологии», директор Научно-клинического центра ИФМиБ КФУ, профессор Альберт Ризванов.

Ученые КФУ исследовали взаимодействия клеток, участвующих в росте и развитии нейробластомы, и создали релевантную модель нейробластомы in vitro.

«Существующие сейчас системы для доклинического скрининга противоопухолевых препаратов in vitro представлены в основном моноклеточными двумерными моделями, не обладающими микроокружением и архитектурой естественной опухолевой ткани. Этот недостаток заметно влияет на итоги испытаний препаратов, давая недостоверные результаты, что впоследствии влечет дополнительные финансовые и временные затраты, – рассказал Альберт Анатольевич. – В качестве нового подхода для моделирования процессов, происходящих в опухолевом микроокружении, нами был предложен метод совместного культивирования нескольких популяций клеток, входящих в состав опухолевой ткани, с использованием специального каркаса ткани – внеклеточного матрикса».

Для создания модели метастаза исследователи НИЛ OpenLab «Генные и клеточные технологии» использовали три популяции клеток – ключевых участников опухоли: стволовые клетки костного мозга, смесь иммунных клеток крови, а также линию клеток нейробластомы человека.  Они были прокультивированы совместно, то есть в виде ко-культуры.

«Исследование показало, что клетки в ко-культуре активно "общались" друг с другом путем обмена мембранными пузырьками и сигнальными молекулами. Стволовые и иммунные клетки способствовали созданию воспалительной среды, характерной для злокачественной опухоли. Это своего рода длительно незаживающая рана, – проинформировал ученый. – Исследователи показали, что ко-культуры более устойчивы к действию противоопухолевого препарата, чем клетки опухоли, культивируемые при стандартных условиях. Кроме того, межклеточные взаимодействия приводили к изменению экспрессии ряда генов, участвующих в клеточной смерти и в процессах, связанных со злокачественным перерождением, как в опухолевых, так и в стволовых и иммунных клетках».

Результатом исследования микроокружения опухоли и влияния на нее клеток иммунной системы стало создание относительно простой тест-системы, которую можно использовать в «обычной» молекулярной и клеточной лабораториях.

«Стандартные методы тестирования на однотипных опухолевых клетках не всегда дают точные результаты, так как состав и микроокружение опухоли в организме гораздо сложнее, здоровые и опухолевые клетки поддерживают друг друга, трехмерная организация опухоли оказывает влияние на проницаемость лекарственных препаратов», – отметила младший научный сотрудник НИЛ OpenLab «Генные и клеточные технологии» Кристина Китаева.  

Она добавила, что в будущем планируется разработать более сложные модели опухоли in vitro, которые можно будет использовать для высокотехнологичного скрининга противоопухолевых препаратов.

«Тест-система была создана на основе разработанной нами ранее системы совместного культивирования клеток, которая получила патент на изобретение (патент Российской Федерации № 2695568).  Разработка отмечена дипломом в номинации «100 лучших изобретений России за 2019 год и первое полугодие 2020 года» Федеральной службой по интеллектуальной собственности. Кроме того, наше  исследование было поддержано грантом РФФИ», – сообщила доцент кафедры генетики ИФМиБ, ведущий научный сотрудник НИЛ OpenLab «Генные и клеточные технологии» и руководитель группы геномной и клеточной инженерии Валерия Соловьева.