Исследователи в области биомедицинской инженерии разработали новый инструмент для классификации клеток, который рассматривает жизненный цикл нейроэпителиальных стволовых клеток с более высоким разрешением, что привело к открытию и исследованию новой фазы покоя, названной Neural G0. Эти знания могут помочь ученым лучше понять глиомные опухоли головного мозга и разработать новые методы лечения.

Кристофер Плезье, доцент кафедры биомедицинской инженерии Инженерной школы им. Иры А. Фултона в Аризонском государственном университете, и Саманта О'Коннор, докторант биомедицинской инженерии в лаборатории Плезье, проводят исследования новой стадии стволовой клетки. жизненный цикл, который может стать ключом к открытию новых методов лечения рака мозга. Их работа была недавно опубликована в исследовательском журнале. Молекулярная системная биология.

«Клеточный цикл — очень хорошо изученная вещь, и все же здесь мы смотрим на него снова в сотый раз, и перед нами открывается новая фаза», — говорит Плезье. «У биологии всегда есть новые идеи, чтобы показать нам, вам просто нужно посмотреть».

Искра к этому открытию пришла благодаря сотрудничеству с Патриком Паддисоном, адъюнкт-профессором Центра исследования рака Фреда Хатчинсона в Сиэтле, и доктором Анупом Пателем, доцентом нейрохирургии в Вашингтонском университете, который также участвует в исследовании Фреда. Онкологический исследовательский центр Хатчинсона.

Команда Паддисона обратилась к Плезье с просьбой помочь проанализировать их данные о стволовых клетках головного мозга, охарактеризованные с помощью процесса, называемого секвенированием РНК одной клетки.

«Эти данные оказались просто потрясающими, — говорит Плезье. «Это отразилось в этом красивом круговом узоре, который мы идентифицировали как все различные фазы клеточного цикла».

О'Коннор разработал новый инструмент для классификации клеточного цикла, названный ccAF, или ASU клеточного цикла/Фреда Хатчинсона, чтобы представить сотрудничество между двумя учреждениями, который более внимательно и «с высоким разрешением» рассматривает то, что происходит в циклах роста стволовых клеток. клеток и идентифицирует гены, которые можно использовать для отслеживания прогресса в клеточном цикле.

«Наш классификатор углубляется в клеточный цикл, потому что мы можем улавливать фрагменты, которые имеют важное значение для болезни», — говорит О'Коннор.

Когда Плезье и О'Коннор использовали инструмент ccAF для анализа данных о клетках опухолей глиомы, они обнаружили, что опухолевые клетки часто находились в состоянии роста Neural G0 или G1. И по мере того, как опухоли становятся более агрессивными, все меньше и меньше клеток остается в состоянии покоя Neural G0. Это означает, что все больше и больше клеток пролиферируют и увеличивают опухоль.

Они сопоставили эти данные с прогнозом для пациентов с глиобластомой, особенно агрессивным типом опухоли головного мозга. Те, у кого был более высокий уровень Neural G0 в опухолевых клетках, имели менее агрессивные опухоли.

Они также обнаружили, что состояние покоя Neural G0 не зависит от скорости пролиферации опухоли или от того, насколько быстро ее клетки делятся и создают новые клетки.

«Из наших результатов был сделан интересный вывод: сам по себе покой может быть другим биологическим процессом», — говорит Плезье. «Это также потенциальная точка, где мы могли бы искать новые лекарственные препараты. Если бы мы могли перевести больше клеток в это спокойное состояние, опухоли стали бы менее агрессивными».

Современные методы лечения рака направлены на уничтожение раковых клеток. Однако, когда раковые клетки погибают, они выделяют клеточный мусор в окружающую область опухоли, что может привести к тому, что оставшиеся клетки станут более устойчивыми к лекарствам.

«Таким образом, вместо того, чтобы убивать клетки, если мы усыпим их, ситуация потенциально может быть намного лучше», — говорит Плезье.

С помощью своего инструмента ccAF они также смогли найти новые состояния в начале и конце клеточного цикла, которые существуют между общеизвестными состояниями. Это одна из тем для следующего этапа исследования.

«Мы начинаем думать о том, как углубиться в них и узнать больше о биологии входа и выхода из клеточного цикла, потому что это потенциально действительно важные моменты, когда клетки переходят либо в состояние G1, либо в состояние G0», — Плезье. говорит.

Выяснение того, что заставляет клетку вступать в цикл деления или оставаться в состоянии покоя G0, может помочь понять процессы, лежащие в основе роста опухоли.

«Основная особенность любого рака заключается в том, что клетки размножаются», — говорит Плезье. «Если бы мы могли проникнуть туда и выяснить, что это за механизмы, это могло бы стать местом, где их можно было бы замедлить».

Плезье и О'Коннор делают инструмент классификатора ccAF открытым исходным кодом и доступным в различных форматах для всех, кто изучает данные секвенирования РНК одиночных клеток, чтобы упростить процесс изучения клеточных циклов.

Материалы предоставлено Университет штата Аризона.