«Не все клетки в опухоли являются раковыми — более того, иногда они даже не преобладают в опухолевой среде», — говорит руководитель исследования, профессор биомедицинских данных Сильвия Плевритис. По ее словам, опухоль представляет собой сложную экосистему, где многие клетки, не являясь злокачественными, играют ключевую роль в поддержке и выживании рака. Чтобы лучше понять эту динамику, ученые разработали новую концепцию — «колокатом» (colocatome), которая фиксирует пространственные взаимосвязи между клетками опухоли и их ближайшими соседями.
Колокатом — новый инструмент, аналогичный геному, протеому и метаболому. Он представляет собой своеобразную карту микросреды опухоли, которая показывает, какие клетки расположены рядом, сколько их и как они взаимодействуют друг с другом. По словам автора исследования Джины Бушар, ученые годами изучали сами раковые клетки, но до сих пор понимание их поведения было неполным. «Опухоли не существуют в вакууме. Им нужна помощь, чтобы выживать, расти, сопротивляться лечению — а иногда даже и умирать», — отмечает она.
В рамках исследования команда смоделировала развитие рака легких в лаборатории, используя инструменты искусственного интеллекта для анализа расположения клеток в опухолевых образцах. Полученные данные были сопоставлены с результатами биопсий пациентов, что позволило выявить устойчивые закономерности взаимодействий. Оказалось, что опухолевые клетки могут привлекать одни типы клеток и избегать другие, формируя определенные «пространственные мотивы». Эти закономерности определяют агрессивность рака, его чувствительность или устойчивость к терапии.
Одна из самых интригующих находок касается фибробластов — клеток соединительной ткани, которые, как выяснилось, активно участвуют в формировании лекарственной устойчивости. В одном из экспериментов исследователи обработали раковые клетки препаратом, подавляющим рост опухоли. Ожидалось, что после лечения большая часть злокачественных клеток погибнет, однако в присутствии фибробластов ситуация изменилась. Опухолевые клетки и фибробласты не только выжили, но и перераспределились в пространстве, словно заново «обставив комнату» таким образом, что «пути выхода» из нее оказались перекрыты. «Эта пространственная перестройка, по-видимому, и привела к лекарственной устойчивости», — объясняет Плевритис.
Теперь ученые собираются создать каталог подобных взаимодействий, чтобы лучше понимать, какие клеточные конфигурации способствуют росту опухоли, а какие наоборот, делают ее более восприимчивой к терапии. В будущем колокатом может стать инструментом персонализированной онкологии, помогая врачам подбирать наиболее эффективные методы лечения на основе индивидуального клеточного окружения опухоли.
Кроме того, исследователи надеются, что анализ пространственных мотивов в разных типах рака выявит универсальные принципы поведения опухолевых клеток. Это, в свою очередь, может привести к разработке новых, более универсальных способов лечения рака. «Наша цель — найти закономерности, которые будут справедливы независимо от типа рака и его локализации в организме. Это может изменить подход к терапии онкологических заболеваний в целом», — подчеркивает Плевритис.
Тем временем ученые из Каролинского института обнаружили механизм, способный естественным образом замедлять распространение раковых клеток.
