Группа исследователей из Университета Тафтса (Tufts University) разработала трехмерные (3D) модели культуры тканей человека при раке мозга у детей и взрослых в окружающей среде, имитирующей мозг, что является значительным достижением для изучения биологии опухолей головного мозга. Результаты исследования были опубликованы в научном журнале Nature Communications.
Актуальность проблемы
Исследователи создали модели, которые включали внеклеточный матрикс (ВКМ), происходящий из мозга – сложную сеть белков и аминокислот со связанными сахарами, естественным образом обнаруживаемыми в мозге. ВКМ не только обеспечивает поддержку окружающей нервной ткани, но также помогает направлять рост и развитие клеток. Изменения в составе ВКМ были связаны с прогрессированием опухоли головного мозга, что, в свою очередь, изменяет модели генетической и белковой экспрессии в опухолевых клетках. В более ранних исследованиях отмечалось это важное двустороннее взаимодействие между опухолевыми клетками и окружающим ВКМ, а также наблюдалось, что белковая композиция в ВКМ может либо предотвращать, либо допускать дальнейшую диффузию опухолевых клеток в мозг.
Материалы и методы обследования
Чтобы лучше понять динамические взаимодействия между опухолями и ВКМ, авторы исследования разработали 3D-систему in vitro, в которой они могут исследовать различные компоненты ВКМ и определять их вклад в развитие опухоли, а также реакцию опухоли на лекарственные препараты.
Исследование было сосредоточено на двух распространенных типах опухолей головного мозга с особенно мрачным прогнозом – эпендимоме, которая встречается у маленьких детей, и глиобластоме у взрослых с выживаемостью 1-2 года после постановки диагноза.
Результаты научной работы
Важным новшеством стало то, что в этом исследовании ВКМ позволяет размножать и изучать первичные опухолевые клетки, взятые непосредственно у пациента, и выращивать их в среде, более сходной с мозгом. Предыдущие исследования изучали установленные линии опухолевых клеток – не обязательно интересующую опухоль – на трехмерных скаффолдах или сфероидах без ВКМ или распределяли клетки в двух измерениях (высевание), вызывая поведение клеток, не видимое в их естественной среде.
«Сила этой платформы в том, что мы можем настроить состав ВКМ, чтобы выяснить роль каждого компонента в росте опухоли, а также можем увидеть влияние на опухолевые клетки, полученные непосредственно от пациента», – объясняет автор исследования Дэвид Каплан (David Kaplan). «Еще одна важная особенность заключается в том, что мы можем отслеживать трехмерный рост клеток с помощью неинвазивной двухфотонной возбужденной флуоресцентной метаболической визуализации. Другими словами, мы можем использовать неинвазивную визуализацию, чтобы оценить жизнеспособность и рост клеток, а также понять, подвержены ли они стрессу и как умирают в режиме реального времени».
Авторы другого исследования утверждают, что сердечный препарат может значительно увеличить выживаемость детей с опухолью головного мозга.
