Первый в истории "болезнь в чашке Петри" Платформа, которая моделирует рак толстой кишки человека, полученный из стволовых клеток, была разработана исследователями Weill Cornell Medicine, что позволяет им определять целевое лекарственное лечение распространенной наследственной формы заболевания. Это открытие также решает давнюю проблему использования мышей для исследования этой формы рака, поскольку у них обычно не развивается болезнь.
В исследовании, опубликованном 19 июня в журнале Nature Medicine, ученые использовали индуцированные человеком плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), которые, в принципе, могут дифференцироваться в клетки любого типа в организме, полученные из кожи двух пациентов с наследственным заболеванием. форма колоректального заболевания, называемая семейным аденоматозным полипозом (FAP). При FAP клетки толстой кишки превращаются в многочисленные полипы, которые у этих пациентов в конечном итоге становятся раком толстой кишки. Используя ИПСК, они разработали трехмерные структуры, называемые органоидами толстой кишки, которые близко представляли системы тканей толстой кишки, а затем провели испытания на наркотики.
"Создание эффективной платформы для тестирования рака толстой кишки человека было сложной задачей для всей отрасли," сказал соавтор исследования Тодд Эванс, Петр I. Прессман, М.D. Профессор хирургии и профессор клеточной биологии и биологии развития в хирургии Weill Cornell Medicine. "Протоколы моделирования заболеваний толстой кишки человека для тестирования лекарств просто отсутствовали, пока наша команда не разработала тканевую систему толстой кишки на основе стволовых клеток."
Рак толстой кишки и прямой кишки – вторая по значимости причина смерти от рака в Америке. По оценкам, в 2017 году от этой болезни умрут 50 260 человек и будет диагностировано 135 430 новых случаев.
С помощью различных этапов, включая секвенирование геномной ДНК и профилирование экспрессии генов, исследователи подтвердили, что они выращивали клетки толстой кишки с одной из двух различных мутаций FAP, FAP8 или FAP9, и что ген, который при мутации позволяет клеткам FAP бесконтрольно расти. , названный APC, был инактивирован. Они также создали органоиды толстой кишки, используя стволовые клетки, полученные от человека без FAP, для сравнения.
Затем они проверили органоиды толстой кишки с лекарствами, чтобы измерить реакцию. Исследователи обнаружили, что два препарата, XAV939 и рапамицин, значительно сдерживают пролиферацию клеток; но также значительно снизился рост органоидов, выработанных без FAP, что позволяет предположить, что эти препараты могут нанести вред здоровой ткани толстой кишки. Другой препарат, генетицин, известный своей способностью восстанавливать активность генов при некоторых типах мутаций, успешно восстановил нормальный рост органоидов FAP9, но не повлиял на FAP8 или здоровые контрольные органоиды.
"Наши результаты показывают, что мы можем использовать эту платформу для моделирования рака толстой кишки и определения точных лекарств, которые могут работать для борьбы с конкретными генетическими мутациями, вызывающими болезнь," сказал соавтор исследования Шуйбин Чен, доцент кафедры химической биологии хирургии и биохимии в Weill Cornell Medicine.
"Прелесть в том, что мы можем создавать органоиды для конкретных пациентов," Эванс добавил, "повышение вероятности прогнозирования того, какие лекарства могут сработать, и информации о любых нежелательных эффектах, и все это до того, как мы начнем лечить пациентов."