Opracowywanie atlasu raka piersi dzięki genomice
Pomimo dziesięcioleci badań i znacznych postępów w leczeniu rak piersi pozostaje główną przyczyną zgonów z powodu raka u kobiet. Po części dlatego, że pod zbiorczym pojęcie „rak piersi” obejmuje bardzo różne choroby, z których każda ma inny wpływ na pacjenta i wymaga innych metod leczenia. Dzięki nowym badaniom prowadzonym w ramach projektu CLONCELLBREAST (Clonal and cellular heterogeneity of breast cancer and its dynamic evolution with treatment), wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych, opisano raka piersi jako zbiór odrębnych jednostek genomowych. „Jednym z największych wyzwań w leczeniu raka piersi jest to, że jest to niejednorodna grupa 11 chorób, z których każda ma własny unikalny profil genomiczny”, mówi Carlos Caldas, profesor medycyny onkologicznej na University of Cambridge i główny badacz projektu CLONCELLBREAST. „Dodatkowo każdy nowotwór składa się z klonów, których rozwój wpływa na przerzuty i oporność na terapię”.
Zrozumienie klastrów integracyjnych
Po zidentyfikowaniu 11 odrębnych jednostek genomowych raka piersi Caldas i jego zespół badawczy zwrócili uwagę na heterogeniczność komórek i klonów oraz dynamiczne zmiany choroby w procesie leczenia. „Naszym celem było określenie wewnątrznowotworowej heterogeniczności nowotworów, które zostały sklasyfikowane w ramach 11 podtypów genomowych, które nazywamy klastrami integracyjnymi”, mówi Caldas. Jednak to trudniejsze niż mogłoby się wydawać. Według badacza, nie udało się wyizolować pojedynczych komórek, ponieważ badane tkanki były zamrożone w temperaturach kriogenicznych. Dlatego opracowano metodę zastępczą, która obejmowała optymalizację protokołów sekwencjonowania DNA i RNA pojedynczego jądra. Gdy można już było profilować zamrożone tkanki naukowcy byli w stanie potwierdzić występowanie prototypowej niejednorodności nowotworów w każdym z 11 klastrów integracyjnych na poziomie genomowym, funkcjonalnym i komórkowym. Caldas wyjaśnia, że oznacza to, że komórki nowotworowe to nie pojedyncze klony, ale rodzina klonów, które można scharakteryzować na poziomie pojedynczej komórki za pomocą płytkiego sekwencjonowania całego genomu. Znaczy to również, że w komórkach tych znajdują się zbiory fenotypów komórek nowotworowych, które można scharakteryzować na poziomie pojedynczej komórki za pomocą sekwencjonowania RNA. „Profilowanie mikrośrodowiska nowotworu na poziomie pojedynczych komórek i katalogowanie komórek zrębu i komórek odpornościowych umożliwiło nam nowe spojrzenie na raka piersi, które przełoży się na głębokie zmiany diagnostyczne i terapeutyczne”, dodaje Caldas.
Atlas pojedynczych komórek raka piersi
W przełomowych badaniach naukowcy scharakteryzowali niejednorodności wewnątrz guzów, a następnie wykorzystali zebrane dane do stworzenia atlasu pojedynczych komórek raka piersi. „To pierwszy tego rodzaju atlas, w którym opisano pełne spektrum chorób, w tym nowotwory ze wszystkich 11 klastrów integracyjnych”, podkreśla Caldas. „Atlas pojedynczych komórek raka piersi znacznie pogłębi naszą wiedzę na temat biologii nowotworu, w tym uśpienia i przerzutów, oraz pomoże zrozumieć oporność na leki i wyjaśnić, dlaczego tylko niewielka część nowotworów piersi reaguje na immunoterapię”. W ramach projektu opublikowano już trzy artykuły w czasopiśmie „Nature Communications”, a kolejne są w opracowaniu. Po zakończeniu projektu wszystkie zebrane dane zostaną udostępnione społeczności naukowej za pośrednictwem portalu EMBL-EBI.
Słowa kluczowe
CLONCELLBREAST, rak piersi, biologia nowotworów, rak, genomika, przerzuty, klastry integracyjne, sekwencjonowanie genomu, immunoterapia
