Исследования агрессивной опухоли мозга – глиобластомы – раньше были сильно затруднены, так как ученые не могли выращивать культуру опухолевых клеток в лаборатории, а результаты, полученные в экспериментах на животных, не всегда полностью применены к людям. Поэтому многие вопросы о молекулярных процесса, связанных с ростом и развитием этой опухоли оставались без ответа. Теперь ученые из Института Солка сумели решить эту проблему. Отредактировав всего два гена, они воспроизвели глиобластому в церебральных органоидах – миниатюрных подобиях мозга из человеческих клеток, которые выращиваются в чашках Петри.
Создавать примитивные миниатюрные аналоги различных органов из клеточных культур ученые начали в последние годы. Были получены органоиды почки, кишки, печени, легкого, молочной железы, простаты, в 2011 году Мадлен Ланкастер в лаборатории в Вене удалось создать миниатюрный мозг. Подробнее о таких экспериментах можно прочитать в очерке «Органы из пробирки».
В нынешнем исследовании органоиды представляли собой трехмерные структуры из клеток, размером около четырех миллиметров. При помощи метода CRISPR-Cas9 ученые изменяли два гена, HRas и p53, которые, как было установлено ранее, связаны с глиобластомой. В нормальном случае HRas активирует рост клеток, а p53 тормозит этот процесс. Если первый из генов работает во всю мощь, а второй не функционирует, возникает опухоль. Модификация генома проводилась лишь в нескольких клетках органоида. В итоге в органоидах возникли опухолевидные структуры, которые быстро росли и в итоге захватывали весь органоид, заменив здоровые клетки. В них имелся ряд биомаркеров, характерных для глиобластомы.
Подобные органоиды удобно пересаживать лабораторным животным, инициируя развитие опухоли. Также, используя ген флуоресцентного белка, сцепленный с модифицированным геном HRas, можно легко отслеживать распространение опухолевых клеток внутри органоида. Полученная модель теперь позволит не только подробнее изучить, как растет эта опасная опухоль, но и тестировать новые лекарства в условиях лаборатории. Также можно будет проводить персонализованную терапию, изучая, как реагирует на различные препараты опухоль, геном которой точно соответствует геному опухоли конкретного пациента.
Исследование опубликовано в журнале Cell Reports.
