Ученые взвесили опухолевые клетки

Для подбора оптимальной схемы лечения онкологического заболевания необходимо определить чувствительность опухоли к конкретному препарату. Один из методов — функциональное тестирование ex vivo на клетках, полученных от пациентов. Имея на руках клинические данные, в такой модели удобно изучать взаимосвязь характеристик опухоли (как целостной биосистемы) и терапевтических эффектов. Новой деталью в картине предсказания результата терапевтических усилий стал, казалось бы, простой показатель — масса клетки.

Группа ученых из Массачусетского технологического института, Института онкологии Дана-Фарбер и других научных центров США провела анализ изменения массы отдельных клеток крайне агрессивной опухоли, глиобластомы, в ретроспективной когорте из 69 образцов от пациентов. Все пациенты получали темозоломид — алкилирующий химиотерапевтический агент, который служит стандартом лечения для этого заболевания.

Из массы живых опухолевых клеток выделяли популяции, имеющие свойства стволовых клеток. Эти популяции культивировали таким образом, чтобы образовывались кластеры — нейросферы, и отслеживали динамику их роста по скорости накопления массы (mass accumulation rate, MAR).

Определение MAR проводилось с помощью подвесного микроканального резонатора (suspended microchannel resonator, SMR). Технология была разработана в 2007 году лабораторией руководителя исследования, доктора Скотта Маналиса (Институт интегративной онкологии Коха в МТИ). SMR измеряет массу отдельных опухолевых клеток следующим образом: суспензия клеток пропускается через канал, встроенный в микромеханический резонатор. Движение клетки в канале вызывает сдвиг резонанса, пропорциональный ее массе. Точность измерения составляет 50 фг, то есть 0,1% от массы типичной клетки опухоли. Для увеличения производительности авторы работы соединили 16 резонаторов в один микрофлюидный чип и проанализировали с помощью этой системы примерно 2 000 клеток на образец. Схема метода представлена на иллюстрации.

Ученые обнаружили, что обработка нейросфер темозоломидом вызывает изменения в распределении клеточной массы. Препарат задерживает клетки в контрольной точке G2/M — в этот момент они имеют удвоенную массу и готовятся к делению. Поэтому увеличение средней массы опухолевой клетки оценили как маркер эффективного ответа на терапию.

Затем ученые проверили, можно ли предсказать выживаемость пациентов, используя этот функциональный маркер. Они сравнили его с хорошо известным биомаркером ответа на темозоломид — метилированием промотора О-6-метилгуанин-ДНК-метилтрансферазы (MGMT). Общая выживаемость пациентов с метилированным MGMT была выше. Такая же зависимость наблюдалась для функционального ответа опухоли, измеренного с помощью SMR. Метод SMR обладал умеренной предсказательной силой для 15-месячной выживаемости (ROC AUC 0,78).

Проведенное исследование служит важным этапом между изначальной валидацией метода на клеточных линиях и полномасштабными клиническими испытаниями. Авторы отмечают, что чувствительность к препарату, определенная функционально, имеет не бинарный характер (есть/нет), а демонстрирует широкий спектр вариантов ответа. Это может помочь более гибко корректировать дозу и продолжительность терапии.