Исследование показало, что совместно расположенные типы клеток способствуют развитию агрессивных опухолей мозга
Согласно новому исследованию, проведенному учеными из Онкологического центра имени Киммела при Университете Джонса Хопкинса, Института иммунотерапии рака имени Блумберга-Киммела и Медицинской школы Университета Джонса Хопкинса, тип агрессивной, устойчивой к лечению опухоли головного мозга имеет особую популяцию иммунных клеток, которые поддерживают ее рост.
Исследуя подтипы иммунных клеток, которые можно обнаружить только в самых серьезных опухолях мозга 4-й степени , называемых глиобластомами, и используя недавно разработанную технологию, называемую пространственной геномикой, исследователи обнаружили, что стволовые клетки глиобластомы локализуются совместно с типом иммуносупрессивных клеток, называемых миелоидными супрессорными клетками (MDSC), и что эти две клетки симбиотически питаются друг другом, способствуя росту и агрессивности опухоли. Описание работы было опубликовано 17 января в журнале Science .
«Опухолевые стволовые клетки составляют всего 5–10 % опухоли, но они являются важнейшими клетками, которые обновляют и генерируют остальную часть опухоли и по сути отвечают за агрессивность опухоли», — говорит старший автор исследования Дрю Пардолл, доктор медицинских наук, профессор онкологических исследований им. Мартина Д. Абелоффа, содиректор Центра передовой геномики и визуализации Фонда Марка и директор Института иммунотерапии рака имени Блумберга-Киммела.
«Мы обнаружили, что миелоидные супрессорные клетки и опухолевые стволовые клетки буквально находились в одном и том же месте — в области, которую патологи в 1980-х годах описывали как псевдопалисадную область. Между ними существовала очень тесная связь».
Чтобы лучше охарактеризовать клеточные компоненты рака мозга , исследователи провели секвенирование РНК отдельных клеток на образцах тканей из 33 типов опухолей мозга от низкой до высокой степени злокачественности, обнаружив две популяции MDSC в глиобластоме IDH-WT. Затем, используя технику, называемую пространственной транскриптомикой, для изучения паттернов экспрессии генов более 750 000 иммунных клеток и более 350 000 опухолевых и ассоциированных клеток в этих образцах, они обнаружили, что MDSC были расположены совместно с опухолевыми стволовыми клетками.
«Глиобластома — это крайне агрессивная опухоль мозга, обладающая удивительной способностью ускользать от иммунной системы, из-за чего иммунная терапия на данный момент в значительной степени неэффективна», — сказала первый автор и соавтор, доктор медицины Кристина Джексон, доцент кафедры нейрохирургии в Медицинской школе Перельмана при Университете Пенсильвании, которая во время проведения исследования работала в Университете Джонса Хопкинса.
«Наше исследование выявило особую подгруппу иммунных клеток, известных как миелоидные супрессорные клетки, которые способствуют росту глиобластомы, что дает новое представление о том, как опухоль взаимодействует с иммунной системой. Выявив эти клетки и их роль, мы надеемся открыть новые терапевтические мишени и заложить основу для более эффективного лечения».
В своих исследованиях исследователи обнаружили, что два типа клеток подпитывали друг друга в опухолях мозга. Опухолевые стволовые клетки вырабатывали химические сигналы, называемые хемокинами, которые привлекали MDSC, и вырабатывали факторы роста и факторы активации для MDSC. В свою очередь, MDSC вырабатывали факторы роста для опухолевых клеток .
Исследователи смогли дополнительно выяснить, какие конкретные молекулы производили опухолевые стволовые клетки для привлечения и активации MDSC. Две из ключевых молекул, определенных командой, были IL (интерлейкин)-6 и IL-8, которые играют роль в воспалительных реакциях и для которых у MDSC есть рецепторы.
«ИЛ-8 является одним из основных аттрактантов, привлекающих MDSC к опухоли, а ИЛ-6 является одним из основных активаторов MDSC», — говорит Пардолл.
С другой стороны, команда обнаружила, что MDSC секретируют фактор роста, называемый фактором роста фибробластов 11 (FGF11), для питания стволовых клеток. Ранее не было известно, что эта молекула участвует в развитии рака мозга или других видов рака.
По ходу дела Джексон, Пардолл и коллеги обнаружили, что опухоли с мутацией в гене IDH1, которые менее агрессивны, почти не имеют MDSC и гораздо меньше раковых стволовых клеток. Это побудило их рассмотреть все виды рака мозга на предмет корреляции между инфильтрацией MDSC и выживаемостью. Используя базу данных раковых образцов Cancer Genome Atlas (TCGA) Национального института рака, они действительно обнаружили эту очень тесную корреляцию — чем меньше раковых стволовых клеток и MDSC было в опухолях человека, тем лучше он себя чувствовал.
Хотя для дальнейшего понимания этих клеточных взаимодействий необходимы дополнительные исследования, работа интересна тем, что она предлагает дополнительные потенциальные цели для блокирования при лечении этих агрессивных опухолей мозга, говорит Пардолл. Например, Джейми Спэнглер, доктор философии, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Джонса Хопкинса, разработал экспериментальное биспецифическое антитело, которое связывается с рецепторами ИЛ-6 и ИЛ-8, блокируя их сигнализацию.
Соавторами исследования были Кристофер Черри, Садхана Бом, Арбор Дайкема, Рулин Ван, Элизабет Томпсон, Мин Чжан, Руньчжэ Ли, Чжичэн Цзи, Вэньпин Хоу, Вэньтао Чжань, Хао Чжан, Джон Чой, Аджай Вагасия, Лэндон Хансен, Кейт Джонс, Фаусто Родригес, Джон Вайнгарт, Каликсто-Хоуп Лукас, Джонатан Пауэлл, Дженнифер Элиссефф, Шринивасан Йегнасубраманиан, Четан Беттегоуда и Хонгкай Цзи из Университета Джона Хопкинса. Другие исследователи, внесшие вклад в работу, были из Медицинской школы Стэнфордского университета в Калифорнии.