Метастазы в лимфоузлы и отдаленные органы имеют различное происхождение при колоректальном раке

Колоректальный рак входит в число наиболее смертоносных онкозаболеваний. Зачастую именно метастазы становятся причиной высокой смертности, а печень является самым частым местом их распространения. Современные технологии позволяют секвенировать геномы и транскриптомы раковых клеток для лучшего понимания молекулярных механизмов образования опухоли и распространения метастазов. Однако чаще всего такие методики применяются либо на большом количестве клеток (на объемных опухолевых тканях), либо анализируют только единичные омиксные особенности (проводятся с применением только одного из видов омиксных технологий). Это не дает полноценно оценить причины возникновения опухолей, а также взаимоотношения между генотипом и фенотипом клеток. 

Для лучшего понимания процессов опухолеобразования при колоректальном раке исследователи из Пекинского университета провели мультиомный анализ клеток опухоли. Они применили полное геномное секвенирование, экзомное секвенирование, а также РНК-секвенирование и таргетное секвенирование кДНК по Сэнгеру единичных клеток. Все это было выполнено на соответствующих соседних клетках нормальных тканей, первичных опухолей и метастазов, полученных от 12 пациентов с колоректальным раком.

Результаты раскрыли важную роль сигнального пути PPAR в развитии опухоли. В опухолевых клетках преобладала аберрантная активация этого пути, а его ингибирование в органоидах, полученных от пациентов, значительно подавляло рост опухоли и провоцировало апоптоз. 

Анализ вариаций числа копий генов и митохондриальных мутаций на уровне единичных клеток показал наличие более одного субклона клеток в первичной опухоли. Некоторые из этих субклонов имели более высокий потенциал к метастазированию в лимфатические узлы или отдаленные органы. Полученные результаты также опровергли традиционное утверждение о том, что метастазы в отдаленных органах происходят из метастазов в лимфоузлах. Разные метастатические участки были заселены разными субклонами и, соответственно, появились и развивались независимо друг от друга.

Комплексный анализ точечных мутаций и экспрессии РНК двух важнейших онкогенов (KRAS и BRAF) и двух генов, подавляющих опухолевый рост (TP53 и APC), выявил важные фенотипические различия между опухолевыми клетками с мутациями в критических точках (генах KRAS и TP53) и без них. Так, на образцах одного из пациентов с мутациями в гене TP53 было показано, что клетки с повышенной экспрессией TPRKB и TP53RK чаще давали метастазы в отдаленные органы.

У одного из пациентов обнаружили мутацию KRAS^G12V. Все его клетки разделили на группы KRAS^G12V и KRAS^WT и показали, что активно делящиеся клетки имели больше дифференциально экспрессируемых генов между этими двумя группами. Вероятно, мутации в гене KRAS сильнее влияют на активно делящиеся опухолевые клетки.

С другой стороны, единичная мутация BRAF^V600E не приводила к значительным изменениям в глобальной экспрессии генов. Однако в клетках с мутацией BRAF^V600E экспрессия L3MBTL2 была выше, чем в клетках дикого типа.

Авторы говорят о том, что из-за небольшой выборки пациентов широкое применение результатов работы вряд ли возможно; требуются дополнительные исследования на большей когорте. Тем не менее, они дают новое представление о механизмах метастазирования, а также о потенциальных маркерах и мишенях для создания новых вариантов диагностики и терапии колоректального рака.