Открытие, которое может помочь предсказать, какие клетки превратятся в раковые

Для поиска истоков рака и прогнозирования того, какие клетки могут стать раковыми, был создан каталог клеток молочной железы.

Ткань молочной железы разительно меняется на протяжении жизни женщины, поэтому для внезапных изменений, способных привести к раку, особенно трудно найти биологический маркер. Доцент, доктор Camila dos Santos и её команда из лаборатории Cold Spring Harbor (CSHL) определили тысячи типов нормальных клеток молочной железы человека и мыши и подготовили каталог клеток молочной железы. Новый каталог заново описывает здоровую ткань молочной железы и тем самым даёт возможность определить истоки злокачественного перерождения или других изменений ткани молочной железы и предоставляет учёным возможность установить их происхождение.

Любая клетка молочной железы может стать раковой. Dos Santos говорит: «Рак молочной железы и его риск можно понять, только сначала поняв нормальные клетки молочной железы; поэтому, когда мы думаем о профилактических и даже таргетных методах лечения, мы предотвращаем превращение соответствующих типов клеток в раковые».

Рисунок-1: Ткань млекопитающего состоит из различных клеток, в том числе эпителиальных (розовых), иммунных (cyan / голубовато-зелёных) и жировых (чёрных), видимых на этом поперечном срезе ткани молочной железы мыши.

Традиционный способ создания каталога клеток — отслеживание нескольких специфических генов, связанных с функцией клетки. Для более полной классификации клеток команда Dos Santos обратилась к методу секвенирования RNA отдельных клеток (single cell rna sequencing) — относительно новой технологии. В более чем 15000 клеток ткани молочной железы мыши и человека команда проследила активность нескольких генов. Рассказывая об исследовании, магистрантка Samantha Henry из лаборатории Dos Santos в Университете Stony Brook сказала: «Мы действительно создали для каждой группы клеток каталог, состоящий из множества генов, чтобы лучше их охарактеризовать».

Разнообразие клеток в ткани молочной железы

Одна из групп обычно включает эстроген-рецептор-положительные клетки. Однако команда dos Santos обнаружила, что эту группу можно разделить на несколько подгрупп, каждая из которых может по-разному отвечать на лечение. Для этого команда проанализировала ткань молочной железы нерожавших (никогда не рожавших) женщин без рака и получила набор клеток молочной железы (hTM), представляющий кластеры эпителиальных клеток молочной железы (EPCAM+), миелоидных клеток (SERPINE1+), T-лимфоцитов (CD3E+), B-лимфоцитов (MS4A1+), эндотелиоподобных клеток Claudin 5 (CLDN5) и фибробластоподобных клеток (MYLK+) (Рисунок-2A).

Рисунок-2: A) UMAP-график распределения кластеров всей нераковой ткани молочной железы нерожавших женщин (n=5, hTM). B) UMAP-графики, показывающие уровни экспрессии mRNA EPCAM, SERPINE1, CD3E, MS4A1, CLDN5 и MYLK в кластерах hTM.

Рисунок-3: A) Точечный график и ветвление дендрограммы, показывающие среднее значение и процент экспрессируемых генов, различающих и классифицирующих кластеры эпителиальных клеточных линий (hEC). B) Проекция диффузионной карты, показывающая упорядочивание транскрипционной траектории кластеров hEC с использованием Monocle. Стрелки указывают на возможный вариант судьбы бипотенциальных клеток-предшественников (hEC3), который может приводить к миоэпителиальным предшественникам (hEC5) и предполагаемым люминальным предшественникам (hEC2 и hEC4).

В сотрудничестве с профессором вычислительной биологии CSHL Adam Siepel и его командой группа Santos также показала, что клетки молочной железы мыши и человека имеют сходные генетические профили, и объяснила, почему исследования на мышах могут иметь отношение к человеку. Специалист по вычислительным наукам из лаборатории Dos Santos Marygrace Throusdell сказала: «Мы постоянно сталкиваемся с трудностями чёткой классификации определённых типов клеток. Иногда я вижу там каждый ген, а затем думаю, что появится что-то ещё». Так она описала эту работу.

Сейчас лаборатория пытается отделить нормальные генетические изменения от связанных с раком. Dos Santos выразила надежду, что список типов клеток молочной железы поможет указать, какие это типы клеток, и направит исследования к будущим вариантам лечения.