Нейротоксин против рака поджелудочной железы

В опухолях поджелудочной железы нервы очень хорошо разветвлены и контактируют с большинством раковых клеток, участвуя в формировании опухолевого микроокружения. Оно, в свою очередь, может способствовать прогрессии рака. Однако тела нейронов находятся вдали от опухолевой массы — в ганглиях периферической нервной системы — и не охватываются секвенированием опухоли.

Чтобы охарактеризовать нейроны, иннервирующие поджелудочную железу и ее рак, авторы статьи в Nature разработали метод Trace-n-seq. В поджелудочную железу мышей вводили флуоресцентный краситель Fast Blue. Он поглощался периферическими нейронами, иннервирующими орган, а затем ретроградно транспортировался в ганглий. Через 5-14 дней ганглии извлекали и окрашивали на отдельные типы нейронов, в которых после сортировки методом FACS секвенировали РНК.

Таким способом ученые проанализировали нейроны, иннервирующие поджелудочную железу у здоровых мышей. В анализ вошли нейроны чревных CG) и узловатых (JNG) ганглиев, а также ганглиев дорсальных корешков спинного мозга (DRG). Поджелудочная железа иннервировалась двумя подтипами симпатических норадренергических нейронов (CG1 и CG2), а также тремя подтипами глутаматергических нейронов: нейрофиламентными (NEFM), пептидергическими (PEP), и непептидергическими (NPEP).

Аналогичный анализ провели на мышиных моделях протоковой аденокарциномы поджелудочной железы (PDAC). В PDAC нейроны покрывали бо́льшую площадь, чем в здоровой поджелудочной железе, и эта гипериннервация возникала в основном за счет разрастания аксонов, а не нейрогенеза.

Сравнение данных Trace-n-seq нейронов PDAC и поджелудочной железы выявило 431 дифференциально экспрессируемый ген. В нейронах, иннервирующих опухоль, снижалась экспрессия генов, кодирующих нейропептиды (Gal), рецепторы (Erbb2/3, Ntrk3), белки внеклеточного матрикса (Matn2, Postn, Sparc) или иммунный регулятор Mif. Напротив, PDAC стимулировала в нейронах экспрессию рецептора аксонального наведения Robo1, некодирующих РНК (Mir6236, Neat1 или Lars2), факторов транскрипции (Hoxc5) и некоторых сигнальных молекул. Более подробная характеристика профиля экспрессии позволила авторам выделить транскриптомную сигнатуру, которую они назвали «опухолево-нейрональной» (cancer-nerve signature).

Оказалось, что раковые клетки поджелудочной железы привлекали нейроны и стимулировали их прорастание в опухоль, причем в первую очередь влияли на NEFM. Кроме того, в нейронах, иннервирующих PDAC, менялся интерактом. В частности, усиливались лиганд-рецепторные взаимодействия и контакты нейронов с эндотелиальными клетками. Изменения подтвердились и в нейрональных эксплантах, которые культивировали совместно с опухолевыми или здоровыми клетками. В свою очередь, нейроны с опухолевой сигнатурой способствовали росту самой опухоли.

Чтобы уточнить роль нейронов в прогрессии PDAC in vivo, ученые удалили клетки симпатических нервов хирургически или с помощью антикатехоламинергического нейротоксина 6OHDA. Оба метода уменьшили массу опухоли до трех раз, даже если нейроны удаляли через 3-4 недели после приживления опухоли в мышиной модели. Более того, нарушение иннервации повысило чувствительность опухоли к иммунотерапии. Ниволумаб — моноклональное антитело, ингибирующее PD-1, — не влиял на рост опухоли сам по себе, но оказался эффективен в сочетании с нейротоксином. У мышей, получавших такую комбинацию, опухоли уменьшились в среднем в 5,7 раз.

Исследователи считают, что денервация опухолей поджелудочной железы может стать перспективным методом лечения такого вида рака. Они обратили внимание на один из уже применяемых режимов терапии, в состав которого входит наб-паклитаксел. Этот препарат вызывает нейропатию у пациентов, однако установлена, что она ассоциирована с лучшими клиническими исходами при PDAC. Его применимость также проверили на мышиной модели — иннервирующие опухоль нейроны убивали наб-паклитакселом или уже использованным нейротоксином. По отдельности эти препараты уменьшали объем опухоли в 5,5 или 2,5 раза, соответственно, однако комбинация сокращала опухоль до 16,5 раз.

При раке поджелудочной железы клетки «забывают» о своем происхождении из-за MED12 и p63