Секвенирование РНК показало ранее неизвестное измерение способа работы злокачественных клеток, что может привести к новым методам лечения.
Когда Брэд Бернштейн из Гарварда впервые посмотрел на раковые опухоли клеток в 2014 году, то, что он нашел, его расстроило: он понял, что в любой отдельной опухоли нет ни одного типа раковых клеток, их много.
"Я был немного подавлен, когда увидел это",
- говорит Бернштейн.
Но для многих врачей и хирургов, работающих в области лечения рака, это наблюдение о природе опухолевых клеток было скорее наполовину полным стаканом, чем полупустым.
"Они уже знали, что лечение некоторых опухолей - невероятно сложная проблема,"
- говорит Бернштейн,
"и теперь пролили свет на то, почему это невероятно сложная проблема".
Для того чтобы увеличить масштаб и посмотреть на опухоль по одной клетке за раз, Бернштейн и его коллеги используют технику, называемую секвенированием одноклеточной РНК. Она показывает, в принципе, что делает каждая отдельная клетка в образце и какие гены внутри этой клетки активны. Эта технология открывает совершенно новое измерение для раковых опухолей - то, что они являются мозаиками различных типов клеток, больше похожими на свободно структурированные органы, чем на недисциплинированную массу реплицирующих клеток, как считалось ранее. И эти опухолевые клетки могут изменять свой путь развития плавным образом, представляя уникальные проблемы и возможности для лечения.
Секвенирование признают одним из самых мощных новых подходов в клеточной биологии
Шесть лет спустя после того, как Бернштейн и его команда получили этот первоначальный близкий взгляд, секвенирование признали одним из самых мощных новых подходов в клеточной биологии. Два типа РНК - это промежуточные молекулы, которые помогают преобразовывать гены в белки, поэтому их присутствие в клетке указывает на активность соответствующего гена. Теперь можно так быстро отделить и идентифицировать последовательность практически каждой РНК в данной клетке, что в образце ткани можно проанализировать тысячи клеток сразу.
Методика может, например, показать исследователям, как развитие организма разворачивается шаг за шагом в мельчайших деталях по мере того, как клетки дифференцируются от первоначального состояния стволовой клетки (в котором они способны стать любого типа тканью) и обретают свою окончательную "судьбу" в конкретной ткани. При использовании для анализа опухолей, секвенирование показало, что рак - это не просто сбой в процессе развития, глюк, который приводит к неконтролируемой пролиферации клеток.
Вместо этого Бернштейн говорит:
«Мы узнаем, что опухоль мозга похожа на безумную рекапитуляцию нормального развития. Секвенирование одноклеточной РНК открывает глаза на то, что на самом деле находится в опухоли»,
- добавляет он, -
«и ответ: гораздо больше, чем опухолевые клетки».
Опухоли - это не масса одинаковых раковых клеток, а тесно связанная смесь многих типов клеток, в том числе множества ненормальных, так называемых, здоровых клеток. Тем не менее, эти ненормальные клетки не являются невинными прохожими. Похоже, они как-то помогают поддерживать опухоль.
Несмотря на то, что эта ситуация усложняет задачу лечения рака, она также может сделать лечение, в конечном счете, гораздо более эффективным. Если исследователи знают, какие из различных типов злокачественных клеток присутствуют, они могут подобрать специальный коктейль лекарств для борьбы с ними. Такая подробная информация на одноклеточном уровне
«явно революционизирует наше понимание рака»,
- говорит Марио Сува из Главной больницы Массачусетса. Если раньше работа была сосредоточена на определенных функциональных свойствах одноклеточных раковых клеток или геномике всей опухоли, то теперь исследователи видят все на клеточном уровне.
Например, предыдущие исследования, похоже, предполагали, что один из четырех различных типов раковых клеток может присутствовать в любой данной опухоли мозга, создавая четыре различных класса опухолей - каждый из которых нуждается в другом виде лечения. Проведенный Бернштейном одноклеточный анализ особенно злокачественного типа опухоли мозга, называемой глиобластома, тем не менее, показал, что все четыре типа клеток, как правило, присутствуют в каждой опухоли, на которую он и его коллеги смотрели. Но они происходили в различных пропорциях, так что только доминирующий тип, как правило, видно в объемных исследованиях.
«Это было поразительно для нас»,
- говорит Бернштейн. Вместо четырех различных классов опухоли, одноклеточный анализ показал, что существует континуум типа опухоли, каждая из которых состоит из смеси этих четырех разновидностей злокачественных клеток (как правило, наряду с различными здоровыми клетками тоже).
Продолжение следует.