I ricercatori mappano la diversità cellulare di interi tumori della ghiandola salivare

Cui accende dentro e fra le diverse celle durante le fasi più iniziali dello sviluppo del tumore? Le tecnologie d'ordinamento unicellulari e un modello del mouse hanno permesso ai ricercatori di mappare completamente la diversità cellulare di interi tumori della ghiandola salivare e di rintracciare il percorso delle cellule staminali del cancro.

Due gruppi di ricerca dal Delbrück massimo concentrano per medicina molecolare ed i loro collaboratori hanno prodotto un atlante dettagliato delle cellule di intero tumore della ghiandola salivare in un modello del mouse, mappante le diverse celle in tutto il tumore ed il suo tessuto circostante. L'approccio “unicellulare„, recentemente descritto nelle comunicazioni della natura, ha fornito le comprensioni chiave circa i cambiamenti cellulari della composizione attraverso le fasi più iniziali dello sviluppo del cancro.

Un tumore solido non è, altrettanta forza presuppone, un massello delle celle che sono tutti gli stesse. Piuttosto è miscela di molti tipi differenti delle cellule, compreso varie celle stromal ed immuni oltre alle celle reali del tumore.

“I metodi convenzionali nella biologia molecolare considerano spesso un campione complessivamente, che non riesce a riconoscere la complessità,„ hanno detto il Dott. Samantha Praktiknjo, scienziato senior e primo autore da biologia di sistemi del MDC del laboratorio regolatore degli elementi del gene intestato dal professor Nikolaus Rajewsky all'istituto di Berlino per biologia di Medical Systems (BIMSB). Sviluppare una comprensione dettagliata delle celle differenti all'interno di un tumore e come interagiscono potrebbe contribuire ad identificare le strategie più efficaci del trattamento.

Resistenza nei numeri

Il gruppo ha utilizzato il RNA unicellulare che ordina le tecnologie sviluppate nell'epitopo del laboratorio e del romanzo di Rajewsky che profila per produrre l'atlante delle cellule ed ha identificato le celle che erano specifiche al tumore facendo leva la riproducibilità e la grande dimensione del campione dei loro dati.

L'ultimo era possibile utilizzando un modello del mouse, sviluppato nella trasduzione del segnale del MDC nel laboratorio del Cancro e dello sviluppo intestato dal professor Walter Birchmeier, che i porti hanno progettato le mutazioni che inducono un carcinoma spinocellulare della ghiandola salivare. Questo sistema fornisce un'offerta coerente di tumori geneticamente simili alla sequenza dalle fasi più iniziali dello sviluppo, che è quasi impossibile con i pazienti umani.

“In un paziente, il tumore già è sviluppato e non potete ritornare e tempo di rewind ed esaminare come ha cominciato,„ avete detto il Dott. Benedikt Obermayer, un co-primo autore ora all'istituto di Berlino della sanità (BIH). “Qui, abbiamo un modello che è così controllato, noi possiamo guardarlo accadere.„ E Dott. Qionghua Zhu, il terzo primo autore e un precedente postdoc al laboratorio di Birchmeier, aggiunto: “Per combattere il cancro efficacemente, dobbiamo trovare le mutazioni del driver. Questo metodo ci dà le bugne circa le traiettorie di evoluzione di un tumore.„

Ordinando le tecnologie hanno avanzato in modo che ora fosse possibile a rapidamente ed accessibile ordinasse il RNA dentro gli unicellulari, uno alla volta come pure le proteine sulle superfici delle celle nei tessuti. Mentre altri metodi macinano sul tessuto ed identificano che geni e molecole sono presenti nella miscela, l'approccio unicellulare identifica precisamente quanto di ogni tipo di cella sono presenti ed i quali geni e molecole sono associate con cui cella.

Per questo studio, i ricercatori hanno ordinato più di 26.000 diverse celle della ghiandola salivare dai mouse con i tumori ed i mouse sani. Hanno usato i modelli di calcolo per analizzare il gran quantità dei dati e per identificare ogni cella determinata e per ordinarli nei gruppi - quali le celle stromal, celle immuni, saliva producendo le celle, cellule tumorali - basati sulle centinaia di geni espressi e di presente delle molecole.

Una sorpresa

L'approccio unicellulare ha rivelato qualcosa che sorprendesse i ricercatori: “Quando ho veduto i dati, ho pensato, dove è il tumore?„ Obermayer ha detto. La popolazione delle cellule staminali di cancro nel tumore era estremamente piccola - meno di un per cento di tutte le celle profilate nel tessuto. dovuto la loro abbondanza bassa, indagine su queste celle ancora dipende molto dai presupposti circa gli indicatori di superficie e spesso è eseguito ai nei sistemi basati a cultura delle cellule. Qui, gli autori potevano identificare le cellule staminali del cancro direttamente dai campioni solidi del tumore con il loro approccio unicellulare.

Ancora, il gruppo poteva predire la progressione dei tipi differenti delle cellule attraverso le fasi differenti dello sviluppo del tumore. Il loro modello suggerisce che le cellule staminali di cancro emergano dalle cellule basali cancerogene, quindi si sviluppa in un altro sottotipo prima infine di stare bene ad una popolazione delle celle simili alle celle luminal, un tipo delle cellule presente in ghiandole salivare normali e sane.

Questa progressione supporta l'idea che quando qualcosa va storto nelle cellule basali di questo modello solido del tumore, sono avviate per trasformarsi nelle cellule staminali di cancro, che possono poi trasformarsi in in un tipo differente di cella. “Che cosa ho trovato che affascinando stava vedendo chiaramente l'ordine dei segnali e degli eventi, transitioning dal progenitore alle popolazioni della progenie delle cellule staminali del cancro,„ Praktiknjo ha detto.

Punti seguenti

Ulteriore ricerca è richiesta per verificare che le diverse celle stiano trasformando attraverso queste fasi e per esplorare le interazioni cellulari e molecolari che determinano la crescita del tumore. Il gruppo prevede l'approccio che hanno dimostrato qui possono applicarsi ad altri tipi del cancro pure.

A me la comprensione concettuale principale è che possiamo applicare le idee da biologia dello sviluppo basata unicellulare ricostruire la progressione molecolare del tumorigenesis.„

Il professor Nikolaus Rajewsky, testa di biologia di sistemi del MDC del laboratorio regolatore degli elementi del gene e Direttore scientifico del BIMSB

Source:
Journal reference:

Praktiknjo, S.D., et al. (2020) Tracing tumorigenesis in a solid tumor model at single-cell resolution. Nature Communications. doi.org/10.1038/s41467-020-14777-0.