Ученые Mount Sinai разработали новую технологию, позволяющую им связывать определенные гены со сложными характеристиками опухоли в масштабе и разрешении, которые ранее были невозможны. Результаты могут привести к новым подходам к нацеливанию противораковых препаратов.
Технология, получившая название Perturb-map, использует новую систему генетического штрих-кода для маркировки раковых клеток с различными генными модификациями и изображения раковых клеток, а также соседних нераковых клеток в ткани. Используя этот подход, исследователи смогли определить конкретные гены, контролирующие рост опухоли легких , иммунный состав и даже реакцию на иммунотерапию, согласно исследованию, опубликованному в мартовском номере журнала Cell .
Опухоли состоят из множества различных типов клеток в дополнение к самим раковым клеткам, и за последние два десятилетия в лечении рака произошли революционные изменения с помощью лекарств, нацеленных на нераковые клетки опухоли. К ним относятся иммунотерапевтические препараты, такие как Кейтруда и Тецентрик, которые активируют иммунные клетки в опухоли и позволяют им убивать раковые клетки, и Авастин, который изменяет кровеносные сосуды опухоли и убивает рак.
Поскольку окружающая среда опухоли оказывает такое большое влияние на результаты лечения пациентов , существует острая необходимость найти гены, используемые раком для управления своей локальной экосистемой. Эта информация является ключом к разработке новых противораковых препаратов . Однако, поскольку опухоли экспрессируют сотни генов, поиск тех, на которые нужно нацелиться, требует масштаба анализа, которого было очень трудно достичь на животных моделях рака, что необходимо для точного представления полной клеточной экосистемы опухоли пациента.
Ученые уже несколько лет используют технологию редактирования генов под названием CRISPR, чтобы выбивать гены из раковых клеток и изучать их функции. Достижения в технологии секвенирования ДНК позволили одновременно использовать тысячи CRISPR, чтобы можно было изучить каждый ген в геноме. Однако эти генетические скрининги CRISPR смогли идентифицировать только гены и функции, которые работают внутри самих раковых клеток. Это оставило без ответа многие критические вопросы генетических скринингов, например, как раковые клетки изменяют привлечение и активацию иммунных клеток в опухоли, что является ключевым фактором в ответе пациента на иммунотерапию.
Используя Perturb-map, ученые обнаружили два ключевых пути, которые оказали сильное влияние на рост опухоли, а также на архитектуру опухоли и рекрутирование иммунных клеток. Один путь контролировался гамма-цитокином интерферона (IFNg), а другой — бета-рецептором фактора роста опухоли (TGFbR). Они обнаружили, что когда ген TGFbR2 или ген, кодирующий SOCS1, регулятор IFNg, удаляли из раковых клеток , опухоли легких становились больше и чаще.
Хотя потеря любого гена оказывает одинаковое влияние на рост опухоли, визуализация опухолей, которая стала возможной благодаря платформе Perturb-map, показала, что опухоли SOCS1 были сильно инфильтрированы Т-клетками, в то время как опухоли TGFbR исключали Т-клетки. Даже когда опухоли SOCS1 и TGFbR находились в непосредственном контакте, первые оставались инфильтрированными, а вторые исключались. Это важный вывод, поскольку пациенты, опухоли которых содержат меньше иммунных клеток, хуже реагируют на иммунотерапевтические препараты.
«Эти результаты показывают, что влияние этих генов на экосистему опухоли чрезвычайно локализовано», — сказал старший автор Брайан Браун, доктор философии, директор Института геномики Икана и заместитель директора Института точной иммунологии Липшульца (PrIISM) на горе Синай. . «Это примечательное открытие, потому что мы узнаем, что многие опухоли пациентов состоят из генетически различных субклонов. Если определенные генные мутации не позволяют Т-клеткам проникнуть в субклональную область, это может служить очагом устойчивости к иммунотерапии, такой как Кейтруда. и дистальные эффекты многих других генов на состав опухоли до сих пор неизвестны, но платформа Perturb-map теперь даст ученым мощное средство для решения этой проблемы».
«Карта возмущения позволяет нам идентифицировать специфические гены , контролирующие среду опухоли, в масштабе, который был невозможен ранее. Это включает в себя возможность найти гены, которые отвечают за рекрутирование или перепрограммирование клеток , которые предотвращают иммунную систему. устранение опухолей. Это замечательно», — добавляет Мириам Мерад, доктор медицинских наук, соавтор исследования и директор PrIISM. «Это значительно повысит нашу способность находить новые мишени для более эффективных методов лечения рака, и это важно для наших пациентов».