Клональное разнообразие метастазов при раке молочной железы различается в легких и в печени

Рак груди — гетерогенное заболевание. Клетки опухоли обладают различной способностью к метастазированию и чувствительностью к терапии. Группа ученых из Австралии показала, что клональное разнообразие метастазов зависит от органа, в котором они возникли, а также идентифицировала профили экспрессии, характерные для метастазов легких и печени.

Первая проблема, с которую решили ученые — как различать клоны. Они разработали новую методику: раковые клетки заражали лентивирусными векторами, несущими один из пяти флуорофоров. Каждая клетка интегрировала различные комбинации флуорофоров, так что каждый клон имел свой особый «цвет». Эти цветовые комбинации успешно считываются как оптической микроскопией, так и проточной цитометрией, что позволяет различать до 31 клона.

Сначала ученые поместили в единую культуру по 100 клеток от каждого идентифицированного клона. Через 56 дней они наблюдали изменения в соотношении численности клеток разных клонов. Таким образом, клоны обладают различной способностью к пролиферации in vitro.

В следующем опыте ученые вводили меченные клетки линии MDA-MB-231 в жировую ткань молочных желез мышей и позволяли развиться метастазам. Последующий анализ показал, что клональное разнообразие ниже в метастазах, чем в основной опухоли. Интересно, что клоны, доминировавшие в культуре in vitro, были менее распространены in vivo. При этом клоны, занимавшие доминантное положение в основном очаге, сохраняли его и в метастазах.

Исследование клонального разнообразия выявило значительные различия между метастазами в легких и в печени. Так, в печени наблюдали значительно меньшее количество клонов. От местоположения метастазов зависела также и клональная композиция отдельных очагов. Так, в легких 17% очагов были «разноцветными». Эти очаги составляли 88,7% метастатической нагрузки легких. В то же время, в печени всего 1,2% очагов состояли из нескольких клонов, и они составляли 4,5% метастатической нагрузки. Такие же результаты наблюдались при введение мышам клеток, полученных от пациентов.

Ученые также обнаружили, что состав очагов зависит от задействованных клонов. Так, например, клон 13 чаще образовывал «разноцветные» очаги с клоном два, чем с клоном девять.

Анализ экспрессии генов наиболее часто встречающихся клонов выявил 1 366 генов, уровень экспрессии которых различался в печени и легких. Для проверки того, являются ли изменения в экспрессии обратимыми, ученые вводили здоровым мышам клетки субклона два, полученные из легочных метастазов. У таких мышей развивались метастазы и в легких, и в печени, что указывает на то, что различия в экспрессии определяются микросредой метастазов, а не клоном. Схожие результаты получили на метастазах в легких и печени трех пациентов с раком груди.

Дальнейший анализ экспрессии метастазов легких показал повышение уровня экспрессии генов сигнального пути фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) и транскрипционного фактора NF-κB. Чтобы проверить, как данный сигнальный путь влияет на рост метастазов, ученые ингибировали его двумя разными препаратами. Этанерцепт не уменьшал количество очагов или их размер, однако значительно снижал клональное разнообразие. Биринапант уменьшал количеств клеток и клонов в метастазах. Результаты указывают на то, что второй препарат потенциально эффективен для лечения метастазов при раке молочной железы.

Авторы работы считают, что дальнейшие исследования с помощью разработанного метода помогут лучше изучить клональные взаимодействия и способствуют разработке таргетных терапий.