Чтобы вызвать рак легких у голых землекопов, пришлось внести три изменения в их геном

Голые землекопы (Heterocephalus glaber) — популярная модель для изучения рака и старения. Были предложены различные механизмы их устойчивости к раку и долголетия, такие как раннее контактное торможение, усиление механизмов репарации ДНК и стабильности генома, высокая толерантность к окислительному стрессу и снижение воспалительных реакций. Однако ранее механизмы изучались in vitro, а не на живых организмах. К тому же у голых землекопов пока нет генетически модифицированных моделей рака. Исследователи из США получили автохтонную модель рака легких у голых землекопов, чтобы изучить механизмы устойчивости. Статья опубликована в Cancer Discovery (новость написана по препринту).

Голые землекопы способны к спонтанному образованию опухолей, однако это происходит реже, чем у мышей. Авторы предположили, что для клеточной трансформации у голых землекопов потребуются особые условия. Чтобы вызвать клеточную трансформацию у мышей, достаточно повысить экспрессию 1–2 онкогенов, но этого недостаточно для трансформации клеток человека, необходимы еще потеря регуляторов клеточного цикла и клеточной смерти, таких как супрессоры опухолей p53 и pRb, а также экспрессия теломеразы.

Исследователи смоделировали рак легких с помощью системы CRISPR-Cas9. Сначала они индуцировали инверсию, чтобы в результате слияния Eml4 и Alk получился химерный белок. Такая инверсия встречается в 4–6% человеческих аденокарцином легких, это сильный онкогенный драйвер у мышей — опухоли развиваются в 100% случаев в течение трех месяцев после индуцирования перестройки.

Сначала авторы проверили, подходит ли доставка компонентов системы CRISPR-Cas9 с помощью аденовирусных векторов для голых землекопов. Опыты с флуоресцентными белками подтвердили возможность заражения двумя вирусами, а опыты на фибробластах и животных показали возможность вызвать инверсию Eml4-Alk. Наличие инверсии Eml4-Alk дало Eml4-Alk+ фибробластам значительное преимущество в росте по сравнению с контрольными клетками. Лечение одобренным FDA ингибитором Alk кризотинибом подавило рост иммортализованных клеточных линий Eml4-Alk+. Однако через три месяца после интраназального введения векторов голым землекопам ни у одного из них не развилась опухоль легких, хотя инверсия была выявлена у некоторых из них.

Тогда исследователи добавили еще два события — потерю опухолевых супрессоров p53 и pRb. Мутации в Tp53 и Rb1 часто встречаются у пациентов с ALK+ раком легких. Сама по себе потеря p53 и pRb не индуцировала развитие опухолей, как и экспрессия Eml4-Alk в клетках, мутантных только по Tp53 или только по Rb1. Однако если объединить все три события, опухоли у голых землекопов развиваются к 15 неделям. Морфология опухолей соответствовала плеоморфной карциноме легких. Большинство опухолей были сильно окрашены на Ki67, что означает, что они были высокопролиферативными.

Все опухоли, из которых удалось выделить ДНК, содержали инверсию Eml4-Alk. Более того, глубокое секвенирование подтвердило, что все они также содержали мутации в генах Tp53 и Rb. Наиболее частыми мутациями Tp53 и Rb1, выявленными в 100% опухолей, были мутации со сдвигом рамки считывания, которые с высокой вероятностью приводят к инактивации белка.

Таким образом, авторы создали генетическую модель, которая может заполнить пробел в области исследования немелкоклеточного рака легких. Голые землекопы могут более точно воспроизводить инициацию опухоли у человека и обеспечить лучшее представление об инициации опухоли, чем мыши. Продолжение исследований голых землекопов и создание дополнительных моделей in vivo с различными управляющими событиями будут иметь важное значение для подтверждения этой гипотезы. Еще предстоит определить, играет ли, например, иммунная система землекопов роль в инициации опухоли, и это потребует разработки видоспецифичных реагентов.

Долголетие вида и долголетие особей внутри вида могут достигаться по-разному