Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • TechWeek
  • Биомолтекст2020
  • vsh25

ИПСК – ключ к ранней диагностике рака поджелудочной железы

Из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток создана первая модель прогрессии человеческого рака поджелудочной железы

LifeSciencesToday по материалам Penn Medicine: Pluripotent Stem Cells Made From Pancreatic Cancer Cells Are First Human Model of the Cancer's Progression, Penn Study Finds

Прогноз «рак поджелудочной железы» неутешителен. По данным американского Национального института рака (National Cancer Institute), пятилетняя относительная выживаемость таких больных за 2003-2009 годы составила лишь 6 процентов. У ученых и врачей даже нет неинвазивного способа обнаружения ранних клеток – предвестников дальнейшего прогрессирования болезни. Для рака поджелудочной железы не существует теста подобного PSA, и это одна из главных причин, почему данный тип рака диагностируется фатально поздно. Поэтому так необходима модель прогрессирования заболевания на его ранней стадии, воспроизведенная на человеческих клетках. Для получения клеточной линии из клеток пациента с прогрессирующей аденокарциномой протоков поджелудочной железы ученые Пенсильванского университета (University of Pennsylvania, UPenn) использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPSCs).

Эта первая в своем роде клеточная модель прогрессирования человеческого рака поджелудочной железы описана в статье, опубликованной в журнале Cell Reports лабораторией профессора клеточной биологии и биологии развития Школы медицины Перельмана (Perelman School of Medicine) UPenn Кеннета Зарета (Kenneth Zaret), PhD – Jungsun Kim et al., An iPSC Line from Human Pancreatic Ductal Adenocarcinoma Undergoes Early to Invasive Stages of Pancreatic Cancer Progression.

Слева: схема получения из клеток аденокарциномы протоков поджелудочной железы индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs), использованных для воспроизведения прогрессии рака и идентификации ранних маркеров заболевания.
Справа: инвазивная стадия опухоли, развивавшейся в течение 9 месяцев в организме иммунотолерантной мыши из человеческих индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных из клеток рака поджелудочной железы.
(Фото: Kennet Zaret, PhD, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania).

«Это первый пример использования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (iPSCs), полученных непосредственно из клеток солидной опухоли, для моделирования прогрессии рака и первая линия человеческих клеток, моделирующая прогрессию рака поджелудочной железы от его начала до инвазивных стадий», – комментирует свое достижение профессор Зарет, заместитель директора Института регенеративной медицины (Penn Institute for Regenerative Medicine) Школы медицины Перельмана.

«Нам удалось предсказать появление характерных особенностей клеток и белковых маркеров на промежуточных стадиях рака поджелудочной железы, которые не проявляются на терминальных стадиях. Мы получили новую информацию о том, что представляет собой этот смертельный тип рака, и увидели то, чего никто до сих пор не наблюдал на человеческих клетках. Наш анализ выявил известные молекулярные сети, которые активируются при прогрессии аденокарциномы протоков поджелудочной железы, а также новую молекулярную сеть, активирующуюся на промежуточных стадиях. Это позволит по-новому посмотреть на биомаркеры ранней стадии заболевания».

Профессор Зарет и постдокторант его лаборатории Цзюнсунь Ким (Jungsun Kim), PhD, предположили, что, если перепрограммировать клетки человеческой аденокарциномы протоков поджелудочной железы в плюрипотентные клетки, а затем дифференцировать их обратно – в ткань поджелудочной железы, – они могут пройти ранние стадии развития рака. Эксперименты на таких плюрипотентных клетках подтвердили предположение исследователей: клетки действительно повторяли стадии развития рака поджелудочной железы – от ранних до промежуточных. Выделив клетки ранней стадии и вырастив их in vitro, ученые идентифицировали секретируемые ими белки, которые, возможно, могут служить биомаркерами ранней стадии заболевания.

В сотрудничестве с хирургом из Онкологического центра в Фокс-Чейс (Fox Chase Cancer Center, FCCC) Джоном Хоффманом (John Hoffman), ученые применили этот метод к опухолевым клеткам в общей сложности девяти пациентов. Однако, как подчеркивает профессор Зарет, существует множество примеров того, как всего одна линия человеческих клеток послужила чрезвычайно полезной моделью заболевания.

«Наши iPS-клетки демонстрировали плюрипотентность, как и другие стволовые клетки, но после введения в организм иммунодефицитных мышей они преимущественно дифференцировались в клетки ранней стадии рака поджелудочной железы», – продолжает Зарет. По его мнению, такой подход является еще одним примером использования индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов для моделирования заболеваний на основе информации об их геноме. Однако, в то время как многими лабораториями уже получены аналогичные типы клеточных линий для неврологических и сердечно-сосудистых заболеваний, исследование Зарета – первый случай использования iPS-клеток для моделирования солидных раковых опухолей.

Визуальные характеристики этих раковых клеток в процессе их прогрессии от ранних до поздних стадий заболевания совпадают с теми, что наблюдаются в клетках онкологических больных. На ранней стадии в протоках поджелудочной железы появляются клетки аномальной формы, экспрессирующие специфические белки. Со временем некоторые из этих аберрантных клеток начинают быстро пролиферировать, теряют характерные черты клеток протоков и становятся инвазивными.

Человеческие iPS-клетки из клеток рака поджелудочной железы, развивающиеся в организме мышей, секретируют белки, соответствующие белковым сетям, экспрессирующимся в ходе прогрессирования этого рака у человека, а именно, молекулы, связанные с тремя ключевыми белками – HNF4, интегрином и TGF-бета.

«Наше предложение состоит в том, чтобы выяснить, присутствуют ли биомаркеры, являющиеся продуктами найденных нами молекулярных сетей, в крови людей с подозрением на рак поджелудочной железы или пациентов с относительно ранней стадией этого заболевания», – говорит профессор Зарет.

Разработанный им подход позволяет напрямую изучать человеческие клетки, а не исследовать особенности прогрессирования рака поджелудочной железы на его животной модели с последующей оценкой, насколько эти данные применимы к человеку.

Клетки больных раком были перепрограммированы в стволовые с помощью четырех факторов лауреата Нобелевской премии Яманаки, доставленных в лентивирусе, адаптированном в лаборатории Зарета.

Чтобы понять, что происходит с перепрограммированными клетками на генетическом уровне, исследователи сравнили структуру генома ранних iPS-клеток рака поджелудочной железы с клетками опухоли, из которых была выделена данная клеточная линия. Они обнаружили 23 хромосомные аберрации в клетках первичной опухоли по сравнению с 20 теми же хромосомными аберрациями в линии iPS-клеток рака, что подтверждало, что линия iPS-клеток была получена из клеток исходной опухоли.

С другой стороны, никаких хромосомных аберраций не было отмечено ни в клетках из свободной от рака части поджелудочной железы пациентов, ни в полученных из них iPS-клетках.

Эти сравнительные данные позволили исследователям напрямую наблюдать различия между линией раковых клеток поджелудочной железы и линией нормальных клеток с одним и тем же генетическим фоном.

В области изучения рака поджелудочной железы ведется упорный поиск уникальных маркеров, указывающих на ранние стадии болезни, и профессор Зарет и его коллеги надеются, что их подход даст новый способ обнаружения ранних молекулярных маркеров этого заболевания.

«Так как в нашей модели можно обнаружить секретируемые белковые маркеры, по крайней мере, трех различных сетей, характерных для ранней стадии заболевания, мы считаем, что поиск в крови маркеров, свидетельствующих об одновременной активации этих трех путей, вместо одного маркера, может дать большой выигрыш в диагностике. Кроме того, наша новая модель может быть использована для тестирования препаратов, блокирующих промежуточные стадии заболевания», – заключает ученый.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
24.06.2013

назад

Читать также:

Как из ДНК пуля

Пластмассовые пистолеты и винтовки системы SelectaDNA High Velocity стреляют капсулами весом 1 грамм. Каждый магазин содержит 14 капсул с одинаковыми маркерами ДНК, так что ими можно пометить до 14 человек.

читать

РНК «ископаемого» ретровируса – надежный маркер плюрипотентности

Некодирующие РНК эндогенного ретровируса HERV-H в больших количествах встречаются только в эмбриональных и некоторых линиях индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Новый маркер плюрипотентности, возможно, способен изменить сегодняшние технологии репрограммирования клеток.

читать

Как накормить ядом раковые клетки

Ученые Института Вайтхеда считают, что для доставки лекарственных препаратов в раковые клетки можно использовать гиперэкспрессию на их повехности специфических молекулярных транспортеров.

читать

Состояние метилома – маркер биологического возраста

Изучение персонального метилома – профиля метилирования ДНК в геноме – позволит не только определять реальный биологический возраст, но и прогнозировать риски развития заболеваний и эффективность методов их лечения.

читать

Разные формы рака можно определить по одному биомаркеру

Метод ранней диагностики рака основан на выявлении белка gammaH2AX, продуцируемого в клетках в ответ на повреждения ДНК. Считается, что появление этого протеина является одним из первых шагов на пути клетки к озлокачествлению.

читать