Многие виды рака возникают из одной раковой клетки и развиваются посредством ранних вспышек хромосомных изменений

Комплексное исследование множественных видов рака, проведенное исследователями из Онкологического центра им. М.Д. Андерсона Техасского университета, показало, что раковые клетки в опухолях генетически разнообразны, но при этом несут одни и те же основные генетические изменения, которые можно проследить до общей клетки-предка. Это позволяет взглянуть на процесс адаптации, выживания и диверсификации опухолей на уровне отдельных клеток. Понимание этого помогает объяснить, почему некоторым раковым клеткам удается выжить после лечения, открывая путь к разработке более целенаправленных диагностических и терапевтических стратегий.

Исследование, опубликованное в журнале Cancer Discovery, было проведено под руководством Николаса Навина, заведующего кафедрой системной биологии. Исследование показывает, что раковые клетки не эволюционируют медленно с течением времени, а растут за счет внезапных всплесков быстрых генетических изменений, включая изменения числа копий (CNA) — увеличение или уменьшение целых участков ДНК. Это создает генеалогическое древо отдельных новых субпопуляций, которые могут влиять на агрессивность опухоли, метастазирование и ответ на лечение.

«Наши результаты дают наиболее четкое на сегодняшний день представление о том, как возникают и развиваются раковые заболевания на уровне отдельных клеток», — сказал Навин. - Выявив как общие ранние генетические события, так и всплески, которые приводят к дальнейшему разнообразию, мы теперь имеем план действий для разработки более эффективных стратегий клинической диагностики и лечения, направленных на улучшение результатов лечения пациентов».

Анеуплоидия — состояние, при котором клетка содержит аномальное количество хромосом, — является характерным признаком опухолей, однако лишь немногие исследования подробно изучали эти генетические различия и то, как они развиваются внутри опухолей на уровне отдельных клеток.

Исторически сложилось так, что геномы раковых клеток анализировались с использованием методов массового секвенирования , которые смешивают клетки вместе и маскируют незначительные клеточные популяции. Однако опухоли неоднородны, и одна биопсия может пропустить важные субпопуляции клеток, что может привести к неэффективному лечению.

Понимание этой сложности помогает разрабатывать более эффективные стратегии диагностики и лечения, которые с большей вероятностью будут эффективны для пациентов с определенными геномными особенностями, такими как высокое генетическое разнообразие генов, используемых в качестве биомаркеров. Секвенирование отдельных клеток позволяет исследователям ответить на насущный вопрос о том, сколько клеток в нормальном органе дают начало раку.

Полученные результаты могут помочь улучшить прогнозы, поскольку позволят понять, у каких пациентов с большей вероятностью будет агрессивное течение заболевания, метастазы или резистентность к терапии в зависимости от разнообразия раковых клеток в их опухолях.

Исследователи проанализировали 94 опухоли семи типов рака (мочевого пузыря, молочной железы, толстой кишки, глиобластомы, почек, легких и яичников) и использовали секвенирование отдельных клеток более чем 62 000 анеуплоидных клеток, а также полногеномное и РНК-секвенирование образцов пациентов. Они обнаружили, что опухолевые клетки имеют общие изменения числа копий генов на ранних стадиях, что означает, что они имеют общее единое происхождение, начавшееся всего с одной клетки в ткани. Ключевые особенности, такие как мутации TP53 , удвоение генома и повышенная нагрузка изменений числа копий генов, часто встречались во многих видах рака и были связаны с субклональным разнообразием, потерей хромосом и более агрессивным течением заболевания.

Исследователи также обнаружили, что опухоли с более высоким генетическим разнообразием чаще образуют отдельные пространственные области внутри опухоли, что позволило им создать индекс прерывистой эволюции (PEI) для количественной оценки эволюционной динамики изменений числа копий генов (CNA). PEI измеряет степень, в которой эти изменения происходят в виде внезапного прерывистого всплеска в определенный момент времени или развиваются постепенно с течением времени. Опухоли с высоким PEI, как правило, быстро приобретали ключевые генетические факторы и были связаны с худшими клиническими исходами и запущенными стадиями заболевания.

Эти результаты закладывают основу для будущих крупномасштабных исследований, учитывающих внутриопухолевое разнообразие, которые могут включать больше пациентов и другие типы рака для лучшего понимания эволюции опухоли. Это, в свою очередь, может привести к более точной диагностике и персонализированному лечению для улучшения клинической помощи и результатов лечения.

Игорб НАУМОВ