Клеточные линии составляют основу исследований рака. Это отдельные группы клеток, которые собираются из образцов опухолей пациентов и культивируются для неограниченного роста в лаборатории.
Ранее ученые полагали, что отдельные клеточные линии остаются генетически однородными, но фактически они могут развиваться разными способами, меняя свою реакцию на лекарства. Непрерывная эволюция клеток в клеточных линиях, обусловленная лабораторными условиями, объясняет, почему разные исследования, в которых используются одни и те же клеточные линии, часто имеют противоречивые результаты.
Данные, опубликованные в Nature, показывают, что ученым необходимо проявлять особую осторожность при анализе клеточных линий. Исследовательская группа выпустила онлайн-инструмент Cell STRAINER, чтобы ученые могли сравнить модели.
Исследователи давно признали, что клеточные линии не идеально имитируют первоначальные опухоли. Тем не менее, они считаются достаточно стабильными, чтобы обеспечить точную информацию о биологии рака и реакции на лекарства. Фактически, каждое лечение рака, доступное сегодня, было в какой-то момент испытано в лабораторных моделях.
Однако ученые часто пытаются воспроизвести результаты исследования клеточных линий. Но никто еще не предпринял систематических усилий для измерения того, как и в какой степени клетки в раковых клеточных линиях изменяются генетически с течением времени.
«В литературе можно найти немало примеров, указывающих на несогласованность данных по чувствительности к лекарственным средствам при работе с клеточной линией», – говорит Ури Бен-Дэвид, первый автор исследования.
Исследователи повторно проанализировали последовательность данных из 106 линий и выяснили, что они меняются. Затем группа провела глубокие молекулярные анализы на 27 и 23 штаммах двух клеточных линий: линии рака молочной железы, резистентной к эстрогену, и линии рака легких. Анализ включал секвенирование ДНК целого генома (секвенирование ДНК почти 450 генов, которые обычно мутировали в раке) и секвенирование РНК. Каждый из штаммов представлял собой совокупность клеток из линии с отчетливой историей.
Данные выявили поразительные геномные различия между штаммами, начиная от мутаций одной базовой пары и заканчивая крупномасштабными изменениями структуры генома до основных изменений в экспрессии генов. Эти генетические различия также влияли на темпы роста штаммов.
Команда расширила свои результаты, выполнив целенаправленное секвенирование на дополнительных 11 линиях раковых клеток, представляющих различные типы опухолей (например, рак предстательной железы, печени и кожи). Во всех типах команда обнаружила генетическую изменчивость в пределах линий.
Проводя эксперименты с различными лабораторными условиями, команда обнаружила, что даже изменение типа питательной среды, в которой культивируется клеточная линия, может дать некоторым клеткам преимущество роста по сравнению с другими, что позволяет различным популяциям эволюционировать. Потомство изолированных одиночных клеток может самопроизвольно приобретать новые мутации.
Чтобы понять, как эти генетические изменения влияют на реакцию на лекарства, команда проверила 27 штаммов. Способность препарата замедлять рост клеток или убивать их коррелирует с генетическими особенностями штамма.
Исследовательская группа разработала онлайн-инструмент Cell STRAINER, чтобы помочь исследователям оценить, какое количество штаммов клеточной линии генетически расходится с первичными образцами клеток рака.
Команда также отмечает, что способность клеток к эволюции фактически даст возможность изучить различные аспекты биологии рака и эволюции опухоли.
Источник: https://medicalxpress.com/news/2018-08-evolution-cancer-cell-lines.html
