Как вырастить достоверную модель опухоли

Мультиклеточные опухолевые сфероиды, микроопухоли в миниатюре, ученые выращивают как для фундаментальных исследований, так и для тестирования противораковых лекарств. Биофизики МФТИ сравнили свойства сфероидов, полученных разными методами, и выяснили, какие из них являются более релевантными моделями. Работа опубликована в International Journal of Molecular Sciences (IF 6.208).

Многоклеточные 3D-модели опухолей становятся популярным инструментом для тестирования новых лекарственных препаратов и персонализированной противоопухолевой терапии. Кроме того, их используют и для фундаментальных исследований: изучают сигнальные каскады в раковых клетках, процессы метаболической адаптации опухолевых клеток, а также «молекулярный диалог» между раковыми клетками с другими типами клеток, например с иммунными.

Среди различных многоклеточных in vitro моделей опухолей сфероиды являются наиболее простыми и одними из наиболее широко используемых 3D-культур клеток. Они представляют собой тканеподобные многоклеточные агрегаты шаровидной формы, состоящие из делящихся и неделящихся клеток. Сфероиды более точно воспроизводят микроокружение опухоли, чем обычные монослойные (2D) культуры клеток. Их можно вырастить без каркаса и на основе каркаса.

Обычно сфероиды выращивают в объеме, где клетки не могут прикрепится к поверхности. В лаборатории специальных клеточных технологий МФТИ разработали новый метод выращивания сфероидов на биополимерных каркасах в виде 3D-сети, состоящей из белков-компонентов внеклеточного матрикса. Это межклеточное вещество находится непосредственно в тканях, с которыми клетки взаимодействуют.

Биофизики МФТИ решили посмотреть, в какой мере свойства сфероидов зависят от способа их получения. Для этого исследователи взяли клеточную линию немелкоклеточного рака легкого и вырастили из нее сфероиды разными методами. Затем ученые провели прямое сравнение чувствительности к лекарственным средствам и профиля молекулярной экспрессии в сфероидах разных типов, а также в монослойной клеточной культуре. Сфероиды, выращенные на каркасе, оказались заметно более резистентны к лекарствам.

Михаил Дурыманов, заместитель заведующего лабораторией специальных клеточных технологий МФТИ, рассказывает: «Мы обнаружили, что сфероиды, выращенные на биополимерных каркасах, более устойчивы к лекарствам. Разница оказалась существенной. Мы исследовали причины такой живучести и выяснили, что сфероиды, полученные с помощью биополимерных каркасов, характеризуются более высокой плотностью и содержанием внеклеточного матрикса».

Связано это с тем, что внеклеточный матрикс представляет собой существенный барьер для диффузии лекарств в опухоли и сфероидах. Кроме того, раковые клетки взаимодействуют с компонентами внеклеточного матрикса с помощью специальных интегриновых рецепторов. Когда эти рецепторы связываются с белками внеклеточного матрикса, они проводят в клетку сигнал, увеличивающий ее жизнеспособность. Чем больше клетка формирует контактов с матриксом, тем сложнее ее убить. Это тоже является одной из причин более высокой устойчивости к лекарствам. Опухоли немелкоклеточного рака легкого, как правило, производят большое количество внутриклеточного матрикса. Соответственно, сфероиды, выращенные на полимерных каркасах, оказываются более достоверной моделью подобных опухолей.

Кроме того, в сфероидах на каркасах наблюдался более высокий уровень гипоксии, что является важной характеристикой опухолей. Низкое содержание кислорода запускает сигнальные каскады, которые приводят к увеличению экспрессии белков, повышающих лекарственную устойчивость. Также гипоксия ведет к увеличению секреции раковыми клетками цитокина интерлейкина 6, который, взаимодействуя с рецепторами на поверхности клеток, увеличивает их жизнеспособность в стрессовых условиях.

Таким образом, сфероиды, выращенные на биополимерных каркасах, оказались более релевантной моделью легочных опухолей.

Татьяна Небольсина
 
По теме
28 марта в конференц-зале ГОРУНО состоялась городская конференция для руководителей дошкольных образовательных учреждений «Управление дошкольным образовательным учреждением в современных условиях».
«Уроки добра» в Воскресенске - Единая Россия Активисты и сторонники местного отделения партии «Единая Россия» провели для учеников 6 класса гимназии №1 «Уроки добра» в рамках проекта «Защита животного мира».
Единая Россия
Освящение аварийно-спасательной техники в​ ​ТУ №12 ГКУ МО «Мособлпожспас» - Администрация г.о. Кашира В поисково-спасательном посту 220-й пожарно-спасательной части Территориального управления №12 ГКУ МО «Мособлпожспас» настоятелем храма​ Петра и Февронии г. Кашира, протоиереем Виталием Коценко,
Администрация г.о. Кашира
Ружанам – о диспансеризации - Рузский городской округ В соответствии с распоряжением Министерства здравоохранения Московской области№18-р от 09.02.2023 года «Об организации в 2023 году диспансеризации определенных групп взрослого населения,
Рузский городской округ
В Нестеровском детском саду изучили правила для пассажиров и пешеходов - Рузский городской округ В детском саду №39 в деревне Нестерово сотрудники Госавтоинспекции Рузского городского округа провели занятие «Маленький пассажир» в рамках социального раунда по безопасности дорожного движения «Один щелчок спасает жизнь».
Рузский городской округ
Выставка новых поступлений - Городская библиотека Леонов Н. Легенда преступного мира :16+.- Москва:Эксмо.2022.-416с.-(Черная кошка) В подмосковном лесу обнаружен труп известного криминального журналиста Дмитрия Токарнова.
Городская библиотека
«Дорога. Пешеход. Автомобиль» - Воскресенская ЦБС Каждый из нас пересекает дорожное полотно десятки раз в день. Машин с каждым днем все больше, а нерадивых водителей и пешеходов - тем более.
Воскресенская ЦБС