Онкопрепараты можно тестировать на трёхмерной модели опухоли

Подбор химиотерапии для лечения неоперабльных или метастатических форм рака, в том числе сквамозно-клеточной карциномы кожи (CKK), можно значительно ускорить, если для высокоэффективного скрининга лекарств использовать трёхмерные модели, воспроизводящие in vitro особенности опухолевой ткани пациента. Такая модель учитывает условия опухолевого микроокружения, которые влияют на рост злокачественного новообразования и метастазирование. Она более точнa по сравнению с "классическими" моделями, в которых клетки растят на плоскости (так называемый 2D-формат) или животными моделями.

Kоманда ученых из трёх исследовательских центров в США создала трёхмерную модель СКК на основе ткани кожи, созданной методом биологической печати (биопринтинга). СКК — относительно распространенный тип рака, поэтому интерес онкологов к созданию такой модели понятен: "Во всем мире 2,2 миллиона людей больны сквамозно-клеточной карциномой", — говорит доктор Дэниэл Гарье из лаборатории исследований в области дерматологии Рокфеллеровского университета, ведущий автор в опубликованной работе.

B 12-луночном планшете была воссоздана ткань кожи по ранее описанной методике, для заселения ткани использовали сфероиды, образованные клетками СКК A431, и нормальные кератиноциты. Отражающая конфокальная микроскопия (reflective confocal microscopy, RCM) позволила увидеть, что полученная ткань похожа на ткань пациента, в ней можно различить роговой слой, слой эпидермиса и дерму. Также было проведено РНК-секвенирование образцов, которое подтвердило схожесть профиля экспрессии ряда генов в клетках трёхмерной модели и клетках опухолей пациентов. Например, в опухолевых сфероидах возрастал уровень экспрессии S100A7, S100A8, S100A9, KRT6A, SERPINB3, SERPINB4, PI3, и RHCG, что характерно для клеток СКК, находящихся в области инвазии опухоли in vivo.

Эффективность лекарств проверяли методом трёхмерной флуоресцентной микроскопии, в качестве первого пробного препарата использовали 5-фторурацил (5-FU) — известное противоопухолевое средство. Клетки СКК A431 экспрессировали красный флуоресцентный белок (tdTomato-RFP), а кератиноциты — зелёный флуоресцентный белок (ZsGreen GFP ). Противоопухолевая эффективность лекарства оценивалась по снижению красной флуоресценции после обработки лекарством по сравнению с ее уровнем до обработки, что свидетельствовало об уменьшении количества клеток СКК. В то же время, снижение уровня зелёной флуоресценции говорило бы о токсичности препарата для нормальных клеток.

По данным микроскопии, 50% клеток опухоли погибли после 48 часов инкубации с 1μM 5-FU, в то время как в необработанном контроле погибло <10% опухолевых клеток. Эти результаты были ожидаемы и подтвердили, что метод работает.

К достоинствам метода авторы относят то, что этот анализ был неинвазивным и не разрушал ткань. Кроме того, авторы подчеркивают, что такая модель, учитывающая взаимодействие клеток опухоли с микроокружением опухоли, более точна.