Кристофер Плезье, доцент кафедры биомедицинской инженерии в Инженерных школах Ира А. Фултона при Университете штата Аризона, и Саманта О'Коннор, докторант кафедры биомедицинской инженерии в Лаборатории Плезье, ведут исследования нового этапа жизненного цикла стволовых клеток, который может стать ключом к открытию новых методов лечения рака головного мозга. Их работа была недавно опубликована в исследовательском журнале Molecular Systems Biology.

"Клеточный цикл-такая хорошо изученная вещь, и все же мы смотрим на него снова в сотый раз, и перед нами открывается новая фаза", - говорит Плезье. "У биологии всегда есть новые идеи, которые можно показать нам, вам просто нужно посмотреть."

Искра для этого открытия появилась благодаря сотрудничеству с Патриком Паддисоном, адъюнкт-профессором Центра исследований рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле, и доктором Анупом Пателем, доцентом кафедры неврологической хирургии Вашингтонского университета, который также участвует в Центре исследований рака Фреда Хатчинсона.

Команда Пэддисона обратилась к Плезье с просьбой помочь проанализировать данные о стволовых клетках мозга, полученные с помощью процесса, называемого секвенированием одноклеточной РНК.

"Эти данные оказались довольно удивительными", - говорит Плезье. "Это проявилось в этой красивой круговой схеме, которую мы определили как все различные фазы клеточного цикла."

О'Коннор разработал новый инструмент для классификации клеточного цикла, называемый ccAF, или cell cycle ASU/Фреда Хатчинсона, чтобы представить сотрудничество между двумя учреждениями, который позволяет более внимательно, с "высоким разрешением" взглянуть на то, что происходит в циклах роста стволовых клеток, и определить гены, которые можно использовать для отслеживания прогресса в клеточном цикле.

"Наш классификатор проникает глубже в клеточный цикл, потому что мы можем улавливать фрагменты, которые имеют важное значение для болезни", - говорит О'Коннор.

Когда Плезье и О'Коннор использовали инструмент ccAF для анализа данных о клетках опухолей глиомы, они обнаружили, что опухолевые клетки часто находились либо в состоянии роста нейрона G0, либо в состоянии роста G1. И по мере того, как опухоли становятся более агрессивными, все меньше и меньше клеток остается в состоянии покоя нейрона G0. Это означает, что все больше и больше клеток пролиферируют и выращивают опухоль.

Они сопоставили эти данные с прогнозом для пациентов с глиобластомой, особенно агрессивным типом опухоли головного мозга. У пациентов с более высоким уровнем нейронного G0 в опухолевых клетках опухоли были менее агрессивными.

Они также обнаружили, что состояние покоя нейрона G0 не зависит от скорости пролиферации опухоли или от того, как быстро ее клетки делятся и создают новые клетки.

"Это был интересный вывод из наших результатов, что само по себе успокоение может быть другим биологическим процессом", - говорит Плезье. "Это также потенциальная точка, где мы могли бы искать новые лекарственные методы лечения. Если бы мы могли перевести больше клеток в это спокойное состояние, опухоли стали бы менее агрессивными."

Современные лекарства от рака направлены на уничтожение раковых клеток. Однако, когда раковые клетки погибают, они высвобождают остатки клеток в окружающую область опухоли, что может привести к тому, что оставшиеся клетки станут более устойчивыми к лекарствам.

"Таким образом, вместо того, чтобы убивать клетки, если мы усыпим их, потенциально ситуация может быть намного лучше", - говорит Плезье.

С помощью своего инструмента ccAF они также смогли найти новые состояния в начале и в конце клеточного цикла, которые существуют между общеизвестными состояниями. Это одна из тем для их следующего этапа исследований.

"Мы начинаем думать о способах углубиться в них и узнать больше о биологии входа и выхода из клеточного цикла, потому что это потенциально действительно важные точки, в которых клетки либо перейдут в состояние G1, либо G0", - говорит Плезье.

Выяснение того, что заставляет клетку входить в цикл деления или оставаться в состоянии покоя G0, может помочь понять процессы, лежащие в основе роста опухоли.

"Основной особенностью любого рака является то, что клетки размножаются", - говорит Плезье. "Если бы мы могли попасть туда и выяснить, каковы механизмы, это могло бы замедлить их."

Плейзье и О'Коннор делают инструмент классификатора ccAF открытым исходным кодом и доступным в различных форматах для всех, кто изучает данные секвенирования одноклеточной РНК, чтобы облегчить процесс изучения клеточных циклов.

ИСТОЧНИК