Исследователи Госпиталя Джонса Хопкинса сообщили, что они разработали экспериментальный лабораторный тест, с помощью которого можно точно хронометрировать движение опухолевых клеток человеческого мозга вдоль маленькой стеклянной «дорожки».
Тест прошел испытания на клетках 14 пациентов с глиобластомой (опухолью головного мозга) и, по словам исследователей, имеет потенциал для прогнозирования скорости роста опухолей.
«Когда я провожу операцию по удалению опухоли мозга, пациенты всегда спрашивают меня: «Доктор, сколько мне осталось?» Я не могу дать им точного ответа, — делится доктор медицинских наук Альфредо Кинонес-Инохоса (Alfredo Quinones-Hinojosa), директор программы хирургии опухолей мозга и профессор нейрохирургии в Медицинской школе Университета Джонса Хопкинса. — Но теперь, возможно, мы сможем делать более определенные прогнозы, подбирать подходящую схему лечения и даже разрабатывать новые способы лечения».
Согласно Атласу ракового генома, разработанному Национальным институтом здоровья (проект, целью которого является систематизация данных о генетических мутациях, приводящих к возникновению рака), глиобластома — агрессивное раковое заболевание глиальных клеток мозга, которое составляет около 15% от общего количества опухолей мозга среди взрослого населения США. Даже после операции по удалению опухоли пятилетняя выживаемость не превышает 3-5%.
В отчете, опубликованном в 2016 году в журнале Cell Reports, исследователи сообщили, что в «дорожечных» тестах они использовали химически обработанные клетки глиобластомы, взятые из удаленных опухолей. Это позволило им визуализировать, какие из раковых клеток перемещаются наиболее быстро, приводя к раку мозга.
Кинонес-Инохоса сообщил, что результаты нескольких экспериментов с тестом дают основания полагать, что скорость перемещения клеток коррелирует с возникновением рецидивов и прочими последствиями 14 пациентов Госпиталя Джонса Хопкинса. Для того, чтобы подтвердить способность теста определять поведение клеток, требуются дальнейшие более масштабные исследования, однако и уже полученные сведения — это значительный шаг. На сегодняшний день скорость миграции клеток и их продолжительность жизни нельзя предсказать с помощью существующих генетических или белковых тестов: они предназначены для прогнозирования реакции на лечение.
Из предметного стекла с тонким слоем пластика исследователи спроектировали «беговые дорожки» для клеток с параллельными выступами по всей длине (эта технология была ранее описана в 2012 году в PLOS Biology). Выступы имитировали неровную поверхность мозга, где раковые клетки перемещались вдоль волокон белого вещества и кровеносных сосудов, следуя по ним, как по шоссе.
Для последующих экспериментов ученые сначала определили химический способ, чтобы запустить механизм передвижения клеток и заставить их двигаться вдоль стекла, используя тромбоцитарный фактор роста (PDGF), имеющий свойство стимулировать быстрый рост клеток в глиомах.
Они протестировали фактор роста тромбоцитов, чтобы убедиться, что он приводит к ускорению передвижения клеток, а не к их росту. Ученые вырастили клетки из двух различных глиобластом на «дорожках» с PDGF в концентрации 20 нанограммов на миллилитр. Затем клетки поместили на стекла на следующие 24 часа, засняли их движение на видео и измерили их скорость.
Некоторые клетки одной из опухолей, принадлежащие к «быстрейшим» 25 процентам клеток этой опухоли, отреагировали на применение фактора роста тромбоцитов, ускорив свое передвижение приблизительно в 2 раза, по сравнению с необработанными клетками глиобластомы. И напротив, «медленные» 25 процентов клеток опухолей передвигались в таком же медленном темпе, как и контрольные клетки, что позволило сделать вывод о сильном влиянии PDGF именно на быстрые клетки.
«Из эксперимента мы поняли, что нельзя просто брать средние показатели быстрых и медленных клеток для каждой опухоли, потому что это не работает с “быстрыми” клетками, — говорит Кинонес-Инохоса. — Мы должны уделять внимание клеткам, движущимся очень быстро, потому что именно они, как мы полагаем, приводят к распространению опухолей».
Чтобы определить, есть ли у их теста на скорость способность предсказывать, какие из опухолей мозга будут наиболее агрессивными, исследователи вырастили в тромбоцитарном факторе роста клетки, полученные из глиобластом 14 пациентов, и затем поместили их на «дорожки».
Они оценили независимо друг от друга 35 клинических факторов для каждого пациента, включая общее состояние здоровья, размер и форму опухоли, возраст пациента, выбранные для лечения препараты и время до рецидива после операции.
При сравнении клинических данных с результатами на “дорожках” ученые обнаружили, что у пяти пациентов с наиболее быстрыми клетками опухолей в течение полугода произошел рецидив рака. Шесть пациентов с более медленными клетками не демонстрировали никаких признаков рецидива от 6 до 22 месяцев.
Текст: Алексей Паевский