Предложена новая 3D-модель микроокружения глиобластомы

Ученые создали трехмерную настраиваемую модель микросреды глиобластомы из человеческих клеток. Они исследовали взаимодействия клеток опухоли, полученных от пациента, с глиальными клетками и то, как движение интерстициальной жидкости влияет на прогрессирование опухоли. Кроме того, авторы сравнили действие некоторых химиотерапевтических препаратов in vivo и на своей модели.

Изображение:

Габриэла Мендес, сотрудник Фралиновского института биомедицинских исследований, держит сосуд с трехмерной моделью микроокружения глиобластомы

Credit:

Clayton Metz for Virginia Tech | Пресс-релиз

Глиобластома — агрессивный рак головного мозга, характеризующийся диффузной инфильтрацией в окружающие ткани. Она плохо поддается лечению, а после удаления вырастает снова из-за инфильтратов. Пациенты с таким диагнозом живут в среднем не дольше 18 месяцев.

Культуры клеток или даже опухолевые сфероиды чаще всего не воспроизводят тех условий и клеточных взаимодействий, которые создаются в организме, поэтому исследовать опухоль и тестировать лекарства непросто. Теперь, используя стволовые клетки глиомы из удаленных опухолей, глиальные клетки человека (астроциты и микроглию), и интерстициальную жидкость, ученые из Виргинского университета и Фралиновского института биомедицинских исследований в Политехническом университете Виргинии создали четырехкомпонентную настраиваемую трехмерную модель микроокружения опухоли. По мнению авторов, она может стать альтернативой как сфероидам и моделированию опухоли на животных (ксенотрансплантатам), так и другим тканеинженерным моделям.

Опухолевая микросреда содержит клеточные и внеклеточные факторы, которые могут повышать выживаемость и пролиферацию раковых клеток, а также препятствуют действию терапии. Движение интерстициальной жидкости стимулирует инвазию опухолевых клеток. Микроокружение опухолей мозга уникально еще и потому, что содержит специфические клетки — астроциты и микроглию, которые тоже влияют на прогрессирование опухоли.

Дизайн новой 3D-модели такого микроокружения учитывает также отношение опухолевых клеток ко всем остальным — оно индивидуально для каждого пациента, коррелирует с ответом на терапию и предсказывает выживаемость.

«Наша конечная цель заключается в разработке персонализированного медицинского подхода, позволяющего взять опухоль пациента, построить модель этой опухоли в чашке, протестировать на ней лекарства и сказать врачу, какая терапия лучше всего подойдет», — говорит Дженнифер Мансон, доцент Фралиновского института биомедицинских исследований в Политехническом университете Вирджинии и автор статьи.

Для создания модели ученые использовали гидрогель на основе гиалуроната, в который встраивались стволовые клетки глиомы, а также глиальные клетки — астроциты и микроглия. Затем эта смесь пипетировалась в 96-луночный планшет для культивирования. Через пористую мембрану в нижней части планшета можно было подавать интерстициальную жидкость.

В своей модели ученые протестировали семь линий клеток глиобластомы, полученные от разных пациентов. Интерстициальный поток усилил инфильтрацию в пяти из семи клеточных линий, когда клетки опухоли культивировались в одиночку, однако после добавления глии результаты отличались: где-то глиальные клетки тормозили инвазию, а где-то — наоборот.

Авторы обнаружили, что добавление глиальных клеток либо потока интерстициальной жидкости значительно влияет на экспрессию маркера стволовости CD71 в клетках глиомы. Кроме того, интерстициальный поток увеличивал пролиферацию клеток опухоли всех линий.

Ученые также исследовали онкогенные эффекты микроокружения. Они выявили увеличение экспрессии цитокинов CXCL1, CXCL8 и CCL2 при объединении клеток опухоли с глиальными клетками. Глиальные клетки, по-видимому, являются первичным источником CCL2, и добавление к клеткам опухоли одного CCL2 воспроизводит некоторые эффекты микросреды на инвазию и стволовость глиомы. А CXCL1 и CXCL8 экспрессируют клетки самой глиобластомы, но их влияние на рост и пролиферацию опухоли не так значительно.

В заключение ученые сравнили действие химиотерапевтических препаратов на модель и на мышиные ксенотрансплантаты in vivo. Тесты нескольких препаратов in vitro не смогли предсказать выживаемость ксенотрансплантата: концентраций, достаточных для того, чтобы убить опухолевые клетки в 3D-модели, не хватило, чтобы уничтожить опухоль в организме подопытных мышей. Однако процент клеток опухоли, экспрессирующих CD71 после воздействия препарата, коррелировал с выживаемостью ксенотрансплантатов у мышей для двух линий клеток глиобластомы.


PCR.NEWS о лиганде хемокинового рецептора в наночастицах, клеточной терапии и CRISPR-Cas против глиобластом

Источники

Cornelison R. et al. A patient-designed tissue-engineered model of the infiltrative glioblastoma microenvironment // npj Precision Oncology, published July 29, 2022, DOI: 10.1038/s41698-022-00290-8

Цитата по пресс-релизу

Добавить в избранное

Вам будет интересно