Биофизики из МФТИ сравнили свойства моделей раковых опухолей, полученных разными методами, и выяснили, какие из них являются более релевантными. Их работа опубликована в International Journal of Molecular Sciences.
Мультиклеточные опухолевые сфероиды или микроопухоли в миниатюре выращивают как для фундаментальных исследований, так и для тестирования противораковых лекарств.
3D-модели опухолей используют, к примеру, для того, чтобы изучать сигнальные каскады в раковых клетках, процессы метаболической адаптации опухолевых клеток, а также «молекулярный диалог» между раковыми клетками с другими их типами, в том числе с иммунными.
Сфероиды — самые простые и наиболее распространённые 3D-культуры клеток. Это тканеподобные многоклеточные агрегаты шаровидной формы, состоящие из делящихся и неделящихся клеток. Сфероиды более точно воспроизводят микроокружение опухоли, чем обычные монослойные культуры клеток. Их можно вырастить без каркаса и на основе каркаса. Обычно сфероиды выращивают в объеме, где клетки не могут прикрепиться к поверхности.
В лаборатории специальных клеточных технологий МФТИ представили новый метод выращивания сфероидов на биополимерных каркасах в виде 3D-сети, состоящей из белков-компонентов внеклеточного матрикса. Это межклеточное вещество находится непосредственно в тканях, с которыми взаимодействуют клетки.
Биофизики МФТИ проверили, в какой мере свойства сфероидов зависят от способа их получения. Они вырастили модели клеточной линии немелкоклеточного рака лёгкого разными методами. Затем их проверили на чувствительность к лекарственным средствам и сравнили профиль молекулярной экспрессии в сфероидах разных типов, а также в монослойной клеточной культуре. Сфероиды, выращенные на каркасе, оказались более резистентными к лекарствам.
Заместитель заведующего лабораторией специальных клеточных технологий МФТИ Михаил Дурыманов отметил, что эта разница оказалась существенной. По его словам, «сфероиды, полученные с помощью биополимерных каркасов, характеризуются более высокой плотностью и содержанием внеклеточного матрикса». Это связано с тем, что внеклеточный матрикс выступает как барьер для диффузии лекарств в опухоли и сфероидах. Кроме того, раковые клетки взаимодействуют с компонентами внеклеточного матрикса с помощью специальных интегриновых рецепторов. Когда рецепторы связываются с белками внеклеточного матрикса, они проводят в клетку сигнал, увеличивающий ее жизнеспособность. Чем больше клетка формирует контактов с матриксом, тем сложнее её убить. Опухоли немелкоклеточного рака легкого, как правило, производят большое количество внутриклеточного матрикса.
В сфероидах на каркасах наблюдался более высокий уровень гипоксии. Низкое содержание кислорода запускает сигнальные каскады, которые приводят к увеличению экспрессии белков, повышающих лекарственную устойчивость. Также гипоксия ведет к увеличению секреции раковыми клетками цитокина интерлейкина 6. Он взаимодействует с рецепторами на поверхности клеток и увеличивает их жизнеспособность.
Таким образом, сфероиды, выращенные на биополимерных каркасах, стали более релевантной моделью легочных опухолей.
Ранее учёные Института биомедицинской химии имени В. Н. Ореховича (ИМБХ) и Российского университета дружбы народов нашли новую комбинацию полиаминов с биспидиновым производным, которые вместе способны избирательно убивать раковые клетки. В них запускается программа контролируемой гибели или апоптоз.
