Kodėl laboratorijose modeliuojamas vėžys?
Dr. Eglė Žalytė
Pasaulyje kasmet diagnozuojama daugiau nei 18 milijonų vėžio atvejų, iš kurių pusė baigiasi mirtimi. Kodėl XXI amžiuje, turėdami pažangiausias technologijas, ištobulintus diagnostikos metodus ir dirbtinį intelektą, vis dar neįstengiame efektyviai kovoti su onkologinėmis ligomis ir nesame atradę stebuklingo vaisto nuo vėžio? Viena iš priežasčių – kiekvienas onkologinis susirgimas yra unikalus, o vaistas, tinkantis vienam pacientui, nebūtinai suveiks kitam.
Personalizuoto gydymo svarba
Todėl šiais laikais vis svarbesni tampa personalizuotos arba individualizuotos terapijos tyrimai. Taikant tokią terapiją, gydymo būdas ar priešvėžinių vaistų kombinacija parenkama, atsižvelgiant į konkretaus paciento naviko savybes. Idealiu atveju pacientas gauna labiausiai tinkančią ir silpniausią šalutinį poveikį sukeliančią terapiją. Tam, kad galėtume tiksliai įvertinti, koks gydymas bus naudingiausias, reikia atlikti nemažai laboratorinių tyrimų: nustatyti paciento naviko ląstelių mutacijas, genų ir baltymų raiškos pokyčius, įvertinti naviko agresyvumą ir polinkį plisti į aplinkinius organus (metastazuoti). Galiausiai būtina atsižvelgti į kitas žmogaus turimas ligas ar gyvenimo būdo įpročius. Neįvertinę visų šių faktorių, stipriai rizikuotume paciento sveikata – pavyzdžiui, vaistas, efektyviai žudantis naviko ląsteles ankstyvoje vėžio stadijoje, ligai pažengus gali ne tik nebeveikti, bet dar labiau paspartinti naviko augimą ir metastazavimą. Bet kuriuo atveju, visiems minėtiems ikiklinikiniams tyrimams reikia sukurti reprezentatyvų laboratorinio naviko modelį.
Pirmasis naviko modelis – ląstelių linijos
Pirmasis toks modelis buvo sukurtas praėjusio amžiaus viduryje. Tuomet mokslininkai vaistų testavimui pasiūlė naudoti neribotai besidalinančias vėžines ląsteles, auginamas stikliniuose kultivavimo induose. Deja, tokiu būdu atrinkti vaistai vėžiu sergančių žmonių neišgydė. Tai nieko nenustebino: jau tuomet mokslininkai suprato, kad ant dirbtinio paviršiaus augančios ląstelės adaptuojasi, kaupia mutacijas ir nutolsta nuo pradinės naviko ląstelių populiacijos. Kiek vėliau buvo pasiūlytas minkštojo agaro metodas, kuriame iš naviko išskirtos ląstelės buvo auginamos trimatėje – labiau naviko struktūrą primenančioje aplinkoje, auginimo terpę sutirštinant agaroze. Visgi agarozė – angliavandenis, išgaunamas iš dumblių, nėra gimininga navikui medžiaga. Todėl tokioje sistemoje sugebėjo augti tik nedidelė dalis naviką sudarančių ląstelių, o tyrimų rezultatai taip pat nedžiugino. Tobulėjant technologijoms buvo sukurti palankesni ląstelių augimui, plastikiniai kultivavimo indai. Taip pat optimizuota augimo terpių sudėtis ir komerciniam naudojimui pasiūlyta NCI-60 ląstelių linijų kolekcija – iš skirtingų vėžio tipų išskirtų 60-ies ląstelių linijų rinkinys. Ši kolekcija esmingai palengvino ląstelių jautrumo priešvėžiniams vaistams tyrimus. Ir nors dvimatėje sistemoje ant plastiko augančios vėžinės ląstelės nėra ideali naviko reprezentacija, iki šių dienų jos išliko kertiniu modeliu vėžio biologijoje.
Sferoidai, organoidai ir kiti trimačiai modeliai
Kadangi vėžinių ląstelių linijoms tenka nemažai kritikos, modernius vėžio tyrimus paprastai stengiamasi papildyti rezultatais, gautais naudojant navikui artimesnius modelius. Vienas paprasčiausių – rutulio formos mini-navikas, vadinamas sferoidu, kuris „sulipdomas“ iš vėžinių ląstelių. Sferoido viduje ląstelės sąveikauja viena su kita, o užaugus iki tam tikro dydžio jame susiformuoja deguonies ir maisto medžiagų gradientai. Lygiai taip pat, kaip tikrame navike žmogaus organizme. Kiek sudėtingesnis naviko modelis yra organoidas – specialiame užląsteliniame užpilde augantis trimatis darinys, dažniausiai formuojamas iš kamieninių ląstelių. Siekiant atkurti naviko mikroaplinką, vėžinės ląstelės gali būti auginamos ir dar sudėtingesnėse sistemose. Pavyzdžiui, ant sintetinių karkasų, mikroskysčių gardelėse arba kartu su kitais naviko komponentais – fibroblastais, endotelio ar imuninėmis ląstelėmis.
Plačiau apie įvairių navikų modelių kūrimą, jų panaudojimą veiksmingiausios priešvėžinės terapijos parinkimui ir VU, NVI/NVC ir VPC vykdomą projektą EndoCan002 sužinosite, apsilankę Mokslo festivalyje „Erdvėlaivis Žemė”, dr. Eglės Žalytės paskaitoje „Vėžio modeliavimas laboratorijoje“, kuri vyks rugsėjo 16 d. 13 val. VU Gyvybės mokslų centro R401 aud. (Saulėtekio al. 7, Vilnius).
Kairėje – endometriumo vėžio ląstelių linija, o dešinėje – endometriumo vėžio ląstelių sferoidas.
Eglės Žalytės nuotraukos
Komentarai