Ученые давно признали, что рак может выглядеть одинаково под микроскопом, но нести разные мутации, по-разному реагировать на лечение и приводить к совершенно разным результатам для пациентов. Международная команда под руководством Св. Ученые Детской исследовательской больницы Джуда разработали новый подход, который использует геномную информацию разных видов, чтобы понять биологию, которая способствует формированию этих различных подтипов рака.
Подход был разработан путем изучения опухоли под названием эпендимома, которая поражает мозг и позвоночник детей и взрослых, но может также трансформироваться в другие формы рака. Исследование впервые демонстрирует, что эпендимомы в различных областях нервной системы возникают, когда подтипы обнаруженных там стволовых клеток приобретают специфические мутации. Исследование также привело к открытию первого гена под названием EPHB2, который, как было доказано, вызывает эпендимому, и создало первую точную лабораторную модель этого заболевания. Исследование было опубликовано сегодня в предварительном онлайн-издании известного научного журнала Nature, его автором является Ричард Гилбертсон, М.D., Ph.D., член Св. Джуд Отделения нейробиологии и онкологии развития.
"Разработанный нами подход предоставляет ученым всего мира гибкий способ проверить гипотезу о том, что подмножества различных видов рака возникают, когда определенные мутации происходят в определенных типах клеток," Гилбертсон сказал. "Поскольку лабораторные модели, разработанные на основе этого подхода, точно моделируют подгруппы пациентов, их затем можно использовать для разработки и адаптации новых эффективных методов лечения этих пациентов."
Проект основан на более ранней работе лаборатории Гилбертсона в отношении роли, которую нормальные стволовые клетки играют в развитии рака. Организм полагается на стволовые клетки, которые могут делиться и брать на себя более специализированные функции, чтобы поддерживать органы в исправном состоянии и работать бесперебойно. В исследовании участвовали ученые из семи институтов США.S., Канада и Великобритания.
Для этого исследования исследователи собрали 204 эпендимомы у пациентов из США.S., Канада и Европа проведут наиболее полный анализ генома эпендимомы. Исследователи обнаружили, что характер увеличения или уменьшения ДНК различается в зависимости от местоположения эпендимомы в головном мозге или позвоночнике, и выявили девять подтипов болезни. Анализ также выявил более 200 генов как потенциально важных для запуска опухоли или помощи в распространении рака. В список вошел EPHB2, ген, который регулирует деление стволовых клеток и недавно был связан с опухолями кишечника. В этом исследовании исследователи связали EPHB2 только с одним подтипом эпендимомы.
Исследователи также отслеживали различные популяции стволовых клеток, которые вызывают эпендимомы. Используя алгоритм, разработанный Стэнли Паундсом, Ph.D., ассоциированный член Санкт-Петербургского. Джуд Отдел биостатистики, исследователи сравнили паттерны экспрессии генов в эпендимомах человека с экспрессией генов в стволовых клетках из разных областей нервной системы как эмбриональных, так и взрослых мышей. Математический инструмент позволил впервые сравнить глобальные паттерны экспрессии генов между видами.
Это упражнение связывало один подтип рака человека с конкретной субпопуляцией нервной системы мыши или нервных стволовых клеток. В стволовых клетках также отсутствовали гены-супрессоры опухолей Ink4a / Arf. Когда к этим нервным стволовым клеткам были добавлены дополнительные копии EPHB2 и клетки были имплантированы в передний мозг мышей, у половины мышей в течение 200 дней развились опухоли головного мозга. Ученые доказали, что опухоли идентичны эпендимомам человека по нескольким параметрам. Напротив, при встраивании дополнительных копий EPHB2 в другие субпопуляции нервных стволовых клеток мыши не развивались эпендимомы.
Дополнительное тестирование показало, что модель эпендимомы мыши соответствует только одному подтипу эпендимомы человека, но не соответствует другой форме обычных опухолей головного мозга человека.