Создана модель человеческой толстой кишки для исследования рака
Генетические мутации — основная причина рака. Отслеживание роли каждого гена в патогенезе рака — важный инструмент в борьбе с болезнью, от которой в этом году, по прогнозам, умрет более 1,6 миллиона человек.
Ученые разработали метод прямой генетики (forward genetics) — вставки мобильных генетических элементов в геном плодовых мушек для выявления генетических изменений, ведущих к болезни. Проводить аналогичные исследования на человеческих органах до сих пор было невозможно. Однако междисциплинарная коллаборация, включая исследователей из Корнеллского университета и Weill Cornell Medicine, опубликовала работу о методе тканевой инженерии, который позволяет проводить скрининг прямой генетики на человеческой ткани.
Статья "A recellularized human colon model identifies cancer driver genes" опубликована 11 июля в Nature Biotechnology. Майкл Шулер, профессор инженерии и соавтор статьи, назвал работу своей команды "мощной".
"Вы не можете проводить эксперименты на человеческой ткани, — сказал он. — Поэтому наличие человеческой системы, которая позволяет изучать генетику в контролируемой среде, — довольно мощная методика".
Команда создала модель человеческой толстой кишки, сначала удалив клетки из нормальной человеческой ткани толстой кишки, но сохранив большинство молекул, к которым клетки прикрепляются. Затем ткань заново заселили клетками, полученными из образцов пациентов при колоноскопии и из коммерческих источников.
"Вы пытаетесь создать микроокружение, которое способствует правильной экспрессии генов в системе", — пояснил Шулер.
Затем, используя технику "Sleeping Beauty" транспозона, разработанную в 1990-х для вставки специфических последовательностей ДНК в геном, группа отследила генетические изменения в модели толстой кишки, которые соответствовали типичной ранней стадии колоректального рака (CRC).
Дальнейшие тесты подтвердили, что эта рецеллюляризованная модель толстой кишки способна воспроизводить ключевые черты прогрессии CRC. Работа выявила 38 драйверных (вызывающих болезнь) генов, включая шесть, ранее не связанных с прогрессией CRC.
Шулер признал, что хотя нельзя утверждать, что модель является точной копией прогрессии CRC в организме, "она дает вам человеческую систему для характеристики некоторых ключевых шагов в развитии рака толстой кишки, и это то, что раньше было невозможно".
Модель миллиметрового масштаба включает основные тканеспецифичные элементы: сложную структуру, взаимодействия клеток с матриксом и физиологическое совместное расположение нескольких типов дифференцированных клеток.
Нэнси Дженкинс, профессор онкологии в Houston Methodist Research Institute (HMRI) и соавтор статьи, заявила, что эта методика поможет удовлетворить неудовлетворенную потребность в исследованиях рака.
"Рецеллюляризованная человеческая толстая кишка предоставляет новую модель для идентификации генов, мутировавших на самом раннем этапе метастазирования опухоли, — сказала Дженкинс, генетик по раку. — Мы надеемся, что лучшее понимание генетики метастазирования опухоли приведет к более эффективной таргетной терапии и/или биомаркерам для лечения рака толстой кишки".
По словам соавтора Джойс Чен, это исследование может направить ученых по двум направлениям: