Бен Стэнджер, доктор медицинских наук, профессор отделения гастроэнтерологии и первый автор Рави Маддипати, доктор медицины, инструктор отделения гастроэнтерологии, говорят, что эти результаты могут оказаться полезными при разработке более целенаправленных методов лечения, чтобы остановить прогрессирование опухоли и обеспечить эффективное лечение. усовершенствованный неинвазивный метод выявления ранних болезненных состояний при этом очень смертельном раке. Стангер также является профессором кафедры клеточной биологии и биологии развития и Исследовательского института рака семьи Абрамсонов.Исследования генома рака показали, что в большинстве опухолей существует множество различных типов клеток, которые часто содержат уникальные генетические изменения, которые приводят к различиям в их физиологических свойствах. Предыдущие исследования с использованием линий опухолевых клеток показали, что эти разные типы опухолевых клеток могут взаимодействовать друг с другом, вызывая более агрессивный тип рака.
Однако механизмы взаимодействия опухолевых клеток, способствующие распространению рака, остались неясными.Из других более ранних исследований команда Пенна также знала, что клетки первичной опухоли лучше реплицируются и выживают в группе, чем если они выращиваются сами по себе. Исходя из этого, исследователи спросили, происходит ли распространение рака в первую очередь из одной клетки или из кластера клеток, полученного в результате взаимодействия между различными типами раковых клеток.
Стэнджер и Маддипати проверили догадку о том, что кластеры клеток с разным генетическим составом лучше создают вторичные опухоли, и обнаружили, что значительная часть метастазов связана с посевом более чем одним типом опухолевых клеток во время естественного течения прогрессирования опухоли поджелудочной железы.Чтобы понять это распространение, исследователи из Пенсильвании разработали модель мыши, которая использует несколько флуоресцентных белков для маркировки и отслеживания различных раковых клеток поджелудочной железы, когда они попадают в кровоток и распространяются в отдаленные органы. В этой мышиной модели мутации в генах Kras и p53 привели к образованию отдельных популяций опухолевых клеток, которые были помечены разными цветами. Как и у людей, у мышей развились опухоли на вторичных участках, включая печень, легкие, брюшину и диафрагму.
Они заметили, что эти метастазы часто состоят из клеток, по крайней мере, двух разных цветов популяций опухолевых клеток. Чтобы понять, как возникли эти разноцветные поражения, они исследовали кровь этих мышей и обнаружили, что циркулирующие опухолевые клетки часто встречаются в виде кластеров, состоящих из разноцветных раковых клеток.Более того, они также обнаружили, что после того, как эти разноцветные кластеры достигли вторичных участков, точные характеристики последующего роста в значительной степени зависели от органа, в котором они теперь находились. Во время размножения клеток брюшины и диафрагмы поражения оставались разноцветными, тогда как в легких и печени могла вырасти только популяция одного цвета.
Это предполагает, что определенные факторы в каждом органе также могут влиять на развитие метастазов.«Эти результаты предоставляют беспрецедентное окно в клеточную динамику эволюции опухолей и позволяют предположить, что взаимодействия между субпопуляциями типов опухолевых клеток способствуют метастатическому прогрессированию исходных опухолей», — сказал Стэнджер. «Открытие того, что метастазы часто бывают поликлональными, и что последующее клеточное поведение зависит от сайта, также дает нам представление о происхождении и эволюции клонального разнообразия при метастатическом заболевании».«Если клетки действительно взаимодействуют во время метастазирования, какова молекулярная основа их взаимодействия, и можем ли мы достичь этого?», — спросил Стангер.
Работа также подчеркивает важность обнаружения кластеров опухолевых клеток в крови как механизма раннего обнаружения метастазов рака.