«Идея очень проста, но очень важна», — говорит Дэн Теодореску, доктор медицинских наук, директор онкологического центра CU. «С помощью наших данных секвенирования и транскрипции мы можем выяснить, какая из этих клеточных линий наиболее точно соответствует опухолям человека. Как только мы узнаем, какие из них совпадают, мы должны использовать их только в наших экспериментах, чтобы иметь наилучшие шансы, что наши экспериментальные результаты затем примените к пациентам и их опухолям ».В исследовании использовалось секвенирование всего экзома для характеристики генетических изменений, которые происходят на уровне одного нуклеотида для всех генов в 25 клеточных линиях, обычно используемых в качестве моделей рака мочевого пузыря.
Геном человека содержит около 3 миллиардов пар оснований, но только около 2 процентов этих пар оснований представляют собой гены, кодирующие белок, а это означает, что при секвенировании всего экзома измеряются генетические изменения, сосредоточенные на небольшой, но очень важной части генома (в отличие от методы секвенирования всего генома, которые измеряют каждый нуклеотид по всему геному, независимо от того, экспрессируются эти гены или молчат).В сочетании с отдельной техникой, которая измеряет степень экспрессии гена, исследователи затем идентифицировали гены, которые были либо мутированы, либо функционально изменены в зависимости от уровней экспрессии в этих клеточных линиях рака мочевого пузыря. В целом, исследование обнаружило и подтвердило 76 изменений в генах, связанных с раком, в клеточных линиях, многие из которых участвуют в активации известных онкогенов, включая TERT, TP53 и PIK3CA. Важно отметить, что эту информацию затем можно использовать для сравнения генетических аберраций в клеточных линиях с образцами опухолей человека.
Однако не все 76 генов были изменены во всех 25 клеточных линиях, что привело к «сигнатурам» генетических изменений, которые различались между линиями. Подобно этим клеточным линиям, не все виды рака мочевого пузыря человека имеют одинаковые генетические изменения. Когда исследователи сравнили эти клеточные линии с данными об опухолях человека, хранящимися в Атласе генома рака (TCGA), они обнаружили, что некоторые линии клеток лучше моделируют некоторые опухоли человека.
«Вместо того, чтобы сказать« эти клетки выглядят как апельсины, а эти пациенты выглядят как апельсины, поэтому они должны быть похожи », это эксперимент, чтобы функционально показать, насколько эти человеческие опухоли похожи или не похожи на эти клеточные линии на молекулярном уровне», — говорит Теодореску. .Наряду с различиями в генетических изменениях пациенты с раком мочевого пузыря также демонстрируют различия в том, насколько хорошо они реагируют на определенные методы лечения. В этом случае исследователи задались вопросом, могут ли сигнатуры, описывающие генетические изменения в этих 25 клеточных линиях, предсказать результаты лечения пациентов с помощью обычной химиотерапии рака мочевого пузыря, цисплатина.«Другими словами, мы хотели убедиться, что эти подписи имеют смысл в реальных человеческих опухолях, а не только в результате выращивания в посуде», — говорит Джеймс Костелло, доктор философии, исследователь онкологического центра CU и доцент CU. Кафедра фармакологии медицинского факультета.
Оказалось, что, сравнивая изменения, обнаруженные в этих 25 клеточных линиях, с изменениями, обнаруженными в опухоли пациента, исследователи могли предсказать, кто положительно отреагировал, а кто не ответил на лечение цисплатином.«Мы не предлагаем это в качестве текущего диагностического или прогностического инструмента, — говорит Костелло, — но демонстрация того, что эти изменения оказывают реальное влияние на опухоли человека, позволяет нам исследовать механизмы, которые опухоли используют для сопротивления терапии, такой как цисплатин».Например, гены семейства CDK регулируют клеточный цикл и обычно мутируют или делетированы при многих формах рака.
Рядом с генами CDK, CDKN2A и CDKN2B, находится ген MTAP. Поскольку при раке обычно удаляются гены CDKN2A / 2B, близлежащий MTAP также часто удаляется. Возникает вопрос, является ли делеция МТАП функциональной при раке мочевого пузыря или же делеция является лишь следствием делеции CDKN2A / 2B. В этом исследовании Теодореску, Костелло и его коллеги смогли изучить рак мочевого пузыря без делеции CDKN2A / 2B, только с делецией CDKN2A / 2B и с парной делецией CDKN2A / 2B и MTAP.
Оказалось, что независимо от делеции CDKN2A / 2B, МТАР-дефицитные клетки действуют иначе, чем клетки с потерей только CDNK2A / 2B. Это наблюдение было недавно подтверждено независимым исследованием, которое указывает на то, что опухоли с потерей MTAP / CDKN2A / 2B могут быть терапевтически направленными.«МТАП только недавно был описан в контексте рака, и наша работа также подтверждает участие этого гена в развитии и прогрессировании заболевания», — говорит Костелло.
Исследование описывает мутационный ландшафт клеточных линий рака мочевого пузыря. Это демонстрирует, что изменения в этих клеточных линиях действительно соответствуют изменениям в образцах рака мочевого пузыря человека.
И он демонстрирует гены и генные пути, которые могут быть функционально вовлечены в способность рака мочевого пузыря сопротивляться терапии.«С философской точки зрения мы хотели предоставить области рака мочевого пузыря атлас клеток, которые отражают человеческие опухоли, чтобы наши коллективные эксперименты могли быть наиболее актуальными для пациентов.
Исследование также помогает нам понять развитие болезни и устойчивость к терапии», — говорит Теодореску.